RADAR SYSTEM RADIO ALTIMETER, EGPWS, SSR, RADAR THỜI TIẾT

MỤC LỤC
MỤC LỤC..........................................................................................................1
DANH MỤC HÌNH ẢNH SỬ DỤNG...............................................................4
DANH MỤC BẢNG..........................................................................................7
YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI TIỂU LUẬN CỦA NHÓM.......................................8
CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG RA-ĐA ĐỘ CAO – RADIO ALTIMETER............9
1.1

Tổng quan..............................................................................................9

1.2

Hoạt động khai thác.............................................................................10

1.2.1

Nguyên lý hoạt động.............................................................................10

1.2.2

Màn hình hiển thị của hệ thống đo độ cao............................................15

1.2.3

Một vài định nghĩa, vấn đề liên quan đến hệ thống RA........................17

1.3

Khả năng ứng dụng của Hệ thống ra-đa độ cao...................................19

1.3.1

Ưu điểm................................................................................................19

1.3.2

Ứng dụng..............................................................................................20

1.3.3

Các lỗi và hạn chế của RA....................................................................23

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG GIÁM SÁT MẶT ĐẤT NÂNG CAO –
ENHANCED PROXIMITY GROUND WARNING SYSTEM......................26
2.1

Lịch sử phát triển.................................................................................26

2.2

Nghiên cứu tình huống.........................................................................27

2.3

Định nghĩa............................................................................................28

2.4

Các tính năng.......................................................................................29

2.5

Các mức độ cảnh báo của EGPWS......................................................37

2.6

Khuyến cáo..........................................................................................38

2.7

Cập nhật cơ sở dữ liệu về Địa hình/Chướng ngại vật/Đường băng.....39

2.8

So sánh GPWS và EGPWS.................................................................39

2.9

Phân tích..............................................................................................41

CHƯƠNG 3: RA-ĐA GIÁM SÁT THỨ CẤP - SECONDARY SURVEILLANCE
RADAR..............................................................................................................45
3.1

Tổng quan...........................................................................................45

3.2

Hoạt động khai thác của hệ thống SSR...........................................47

3.3

Các Mode trong hệ thống SSR...........................................................47

Trang 1/85


3.3.1

Mode A & C.........................................................................................50

3.3.2

Monopulse SSR....................................................................................50

3.3.3

Mode S.................................................................................................53

3.4

Thiếu sót.............................................................................................61

3.4.1

Mode A.................................................................................................61

3.4.2

Mode C.................................................................................................62

3.4.3 FRUIT – False Replies Unsynchronized with Interrogator
Transmissions/False Replies Unsynchronized In Time.................................62
3.4.4

Mất tín hiệu bên – Side Lobe Suppression........................................63

3.4.5

Ăng-ten SSR.........................................................................................63

3.5

Các biện pháp giải quyết những thiếu sót............................................64

3.5.1

Cải thiện bất cập của Mode A, Mode C và FRUIT...............................64

3.5.2

Cải thiện Ăng-ten..................................................................................65

3.5.3

Cải thiện việc mất tín hiệu bên – Side Lobe Suppression.....................66

3.5.4

Đối với tồn bộ hệ thống SSR..............................................................67

CHƯƠNG 4: HỆ THỐNG RA-ĐA THỜI TIẾT..............................................68
4.1

Tổng quan............................................................................................68

4.2

Hoạt động khai thác ra-đa thời tiết......................................................69

4.2.1

Bảng điều chỉnh các thông số ra-đa thời tiết trên tàu bay.....................71

4.2.2

Các chế độ hoạt động của ra-đa thời tiết...............................................74

4.2.3

Các bước khởi động ra-đa thời tiết.......................................................79

4.2.4

Quá trình kiểm tra, bảo dưỡng hệ thống...............................................79

4.3

Hạn chế của ra-đa thời tiết...................................................................81

KẾT LUẬN......................................................................................................82

TỪ VIẾT TẮT..................................................................................................84
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................86

Trang 2/85


DANH MỤC HÌNH ẢNH SỬ DỤNG
Hình 1: Vị trí hai hệ thống ra-đa đo độ cao trên tàu bay...........................................8
Hình 2: Ngun lý hoạt động của RA......................................................................10
Hình 3: Mơ hình ngun lý làm việc của FMCW....................................................11
Hình 4: Cách thức hoạt động của Modulator...........................................................12
Hình 5: Cách đo chênh lệch thời gian giữa các sóng...............................................13
Hình 6: Tần số truyền và nhận như một hàm của thời gian.....................................14
Hình 7: Các thành phần được hiển thị trên màn hình..............................................15
Hình 8: Độ cao dư - Residual height.......................................................................17
Hình 9: Tàu bay bay qua khu vực địa hình khơng bằng phẳng................................18
Hình 10: Sử dụng RA ở ILS Cat I............................................................................18
Hình 11: Sử dụng RA ở trong ILS Cat II/III............................................................20
Hình 12: RA sẽ đọc lần lượt các mức cao của tàu bay nhằm cảnh báo đến phi cơng20
Hình 13: Cảnh báo các vấn đề liên quan GPWS hay cấu hình của tàu bay..............21
Hình 14: Giới hạn của sóng khi tàu bay thay đổi hướng đầu mũi (pitch) hay lái vịng
(bank)......................................................................................................................22
Hình 15: Biểu đồ thể hiện nguy hiểm tiềm ẩn mà mạng 5G mang lại cho RA........23
Hình 16: GPWS.......................................................................................................25
Hình 17: Charles Donald Bateman..........................................................................25
Hình 18: Các thơng số kỹ thuật của FAA có các yêu cầu chi tiết về thời điểm các
cảnh báo nhất định sẽ phát ra trong buồng lái. (Nguồn: Wikipedia)........................26
Hình 19: EGPWS....................................................................................................27
Hình 20: Các thành phần của EGPWS....................................................................28
Hình 21: Cẩn báo thận trọng FLTA.........................................................................29

Hình 22: Tỷ lệ hạ quá mức......................................................................................30
Hình 23: Tỷ lệ gần địa hình quá mức.......................................................................30
Hình 24: Hạ sau khi cất cánh...................................................................................31
Hình 25: Khoảng cách địa hình khơng an tồn........................................................31
Hình 26: Hạ xuống thấp hơn đài chỉ góc hạ cánh....................................................32
Hình 27: Chế độ 6A – Độ cao vô tuyến tối thiểu đã chọn........................................33

Trang 3/85


Hình 28: Chế độ 6B – Tư vấn độ cao và cảnh báo góc nghiêng..............................33
Hình 29: Chuỗi các sự kiện trong cuộc chạm trán với gió đứt trong giai đoạn cất
cánh của chuyến bay................................................................................................33
Hình 30: Cảnh báo địa hình và ranh giới vùng cảnh báo.........................................34
Hình 31: Phát hiện địa hình – Chế độ xem phối cảnh..............................................34
Hình 32: Hiển thị của địa hình theo độ cao..............................................................35
Hình 33: Các trường hợp cảnh báo..........................................................................35
Hình 34: Bề mặt giới hạn chướng ngại vật..............................................................36
Hình 35: Thời gian cập nhật cơ sở dữ liệu Địa hình 2018, 2019 & 2020.................38
Hình 36: Khả năng nhận được cảnh báo chế độ 2....................................................40
Hình 37: Nguyên nhân cảnh báo nhận diện địa hình...............................................41
Hình 38: Tỷ lệ phần trăm nguyên nhân dẫn đến cảnh báo hiển thị nhận diện địa hình
................................................................................................................................. 42
Hình 39: Chế độ 1...................................................................................................42
Hình 40: Chế độ 2...................................................................................................43
Hình 41: Chế độ 4...................................................................................................43
Hình 42: Các thiết bị điều hướng vơ tuyến mặt đất.................................................44
Hình 43: Hai tần số dùng để “hỏi, đáp” trong hệ thống SSR...................................45
Hình 44: Hoạt động "hỏi, đáp" của tàu bay và máy hỏi mặt đất..............................46
Hình 45: Phân cách giữa các xung..........................................................................47

Hình 46: Vị trí của thùy bên và thùy chính với xung P1 khi ra-đa chỉ hướng vào tàu
bay 1........................................................................................................................48
Hình 47: Chùm tia Ăng-ten “tổng” và chùm tia “khác”..........................................50
Hình 48: Mode S và Mode A/C trong quá trình nhận tín hiệu hỏi và phát tín hiệu trả
lời............................................................................................................................ 52
Hình 49: Thu tín hiệu...............................................................................................53
Hình 50: Gửi tín hiệu hỏi có chọn lọc......................................................................53
Hình 51: Khóa và giữ liên lạc..................................................................................54
Hình 52: Tín hiệu hỏi ngắn và dài Mode S..............................................................54
Hình 53: Tín hiệu trả lời ngắn và dài Mode S..........................................................55

Trang 4/85


Hình 54: Vị trí của các thùy chính, thùy bên, và thùy sau của Ra-đa khi giữ hướng 0
................................................................................................................................. 62
Hình 55: Ăng-ten Hogtrough...................................................................................62
Hình 56: Vùng tín hiệu bị suy giảm do phản xạ mặt đất gây ra...............................63
Hình 57: Ăng-ten hiện nay sử dụng.........................................................................65
Hình 58: Mơ hình hoạt động của ăng-ten đa hướng và ăng-ten định hướng với một
tàu bay xác định.......................................................................................................66
Hình 59: Hệ thống ra-đa thời tiết.............................................................................67
Hình 60: Vị trí lắp đặt của ăng-ten thời tiết trên tàu bay..........................................68
Hình 61: Các thiết bị của hệ thống ra-đa thời tiết....................................................68
Hình 62: Ngun lý hoạt động của ra-đa thời tiết....................................................69
Hình 63: Tính chất phản xạ trong các điều kiện thời tiết.........................................70
Hình 64: Bảng điều chỉnh các thơng số ra-đa thời tiết.............................................70
Hình 65: Núm xoay điều chỉnh độ nhạy (GAIN) của ra-đa thời tiết........................71
Hình 66: Các điều kiện thời tiết khi giảm độ nhạy..................................................72
Hình 67: Núm xoay điều chỉnh phương vị chùm tia - TILT.....................................72

Hình 68: Màn hình hiển thị vị trí của tàu bay và các biểu hiện thời tiết ở trước mặt73
Hình 69: Chế độ bản đồ MAP.................................................................................74
Hình 70: Màn hình hiển thị của chế độ TURB........................................................75
Hình 71: Màn hình hiển thị của chế độ WX + T......................................................75
Hình 72: Ra-đa thời tiết nhận biết được nhiễu động lớn ở bên phải........................76
Hình 73: Dự báo gió đứt..........................................................................................77
Hình 74: Q trình xác định trần mây bằng TILT....................................................78
Hình 75: Quá trình kiểm tra các thiết bị ra-đa thời tiết............................................79
Hình 76: Lưu ý khi trong quá trình bảo trì hệ thống................................................79
Hình 77: Hạn chế trong việc xác định nhiễu động...................................................80

Trang 5/85


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: So sánh GPWS và EGPWS........................................................................38
Bảng 2: Các chế độ hỏi............................................................................................47
Bảng 3: So sánh SSR tiêu chuẩn, Monopulse SSR và Mode S................................51
Bảng 4: Thông tin chi tiết Uplink Field - UF...........................................................57
Bảng 5: Thông tin chi tiết Downlink Field - DF......................................................58
Bảng 6: Các dạng tín hiệu hỏi Mode S....................................................................59
Bảng 7: Các dạng tín hiệu trả lời Mode S................................................................59

Trang 6/85


U CẦU CỦA ĐỀ TÀI TIỂU LUẬN CỦA NHĨM
Tìm hiểu về hệ thống Radar:
1. Hệ thống Radar độ cao
2. Hệ thống giám sát mặt đất nâng cao

3. Radar giám sát thứ cấp
4. Hệ thống Radar thời tiết

Trang 7/85


CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG RA-ĐA ĐỘ CAO – RADIO ALTIMETER
1.1 Tổng quan
Hệ thống ra-đa đo độ cao (Radio Altimeter – RA) hay cịn gọi là máy đo độ
cao vơ tuyến tầm thấp (Low Range Radio Altimeter – LRRA) được sử dụng để
đo khoảng cách thẳng đứng từ tàu bay đến mặt đất, ngồi ra cung cấp màn hình
hiển thị độ cao trên mặt đất so với AGL (Above ground level). Độ cao được chỉ
định khi nó dưới 2500ft, vì vây hệ thống này chủ yếu được sử dụng trong quá
trình cất cánh, tiếp cận và hạ cánh. Hệ thống RA còn cung cấp cho hệ thống hạ
cánh tự động (the Auto Landing System) với độ chính xác cần thiết để thực hiện
hạ cánh với hệ thống hạ cánh tiếp cận CAT II và Cat III. Đồng thời hệ thống rađa đo độ cao cũng cung cấp thông tin độ cao và tốc độ thay đổi độ cao cho hệ
thống cảnh báo GPWS (Ground Proximity Warning System) và là một thành
phần quan trọng của hệ thống này.
RA được viết tắt cho chữ Radio Altimeter chứ không phải là Radar Altimeter
– loại tín hiệu được sử dụng ở mức thấp. Hệ thống đo độ cao vô tuyến được phát
minh bởi kỹ sư người Mỹ Lloyd Espenschied vào năm 1924 tại Bell Labs. Tuy
nhiên phải mất 14 năm sau thì thiết bị của ông mới được cải tiến và sử dụng trên
tàu bay. Vào năm 1938, hàng hàng không United Airlines hợp tác với Bell Labs
đã trang bị RA cho một số tàu bay của hãng như một thiết bị tránh địa hình.

Hình 1: Vị trí hai hệ thống ra-đa đo độ cao trên tàu bay

Trang 8/85

o RA được gắn tại phần bụng dưới của tàu bay, mỗi tàu bay sẽ có hai RA được
cài đặt tại đó. Mỗi hệ thống RA sẽ có hai bộ thu phát, mỗi bộ thu phát lại có 2
ăn-ten thu phát. Thơng thường thì sẽ chỉ dùng RA 1 và RA 2 sẽ làm dự phòng
trong trường hợp bị lỗi ở RA1.
Note: Theo thiết kế trên các tàu bay của hãng Airbus thì hệ thống TAWS sẽ
chỉ nhận RA1.
o Hệ thống đo độ cao vơ tuyến khơng thể nhìn thấy địa hình có chướng ngại vật
ngay trước mũi của tàu bay mà chỉ thấy bên dưới. Nguyên nhân cho điều này
là do vị trí đặt RA cũng như nguyên lý hoạt động của nó, bên cạnh đó để có
thể nhận thấy chướng ngại vật trướng mũi tàu bay thì phải có một máy vơ
tuyến tương tự như RA được thiết kế, lập trình sẵn tại mọi điểm khu vực địa
hình có chướng ngại vật đó.

1.2 Hoạt động khai thác
1.2.1

Nguyên lý hoạt động

Độ cao vô tuyến sẽ được đo theo nguyên lý hoạt động sau:
o Đầu tiên, bộ phận phách của bộ thu phát sẽ tạo ra tín hiệu ra-đa được ăng-ten
truyền xuống mặt đất
o Tín hiệu được phản xạ một phận trên mặt đất vào sau một thời gian nhất định
sẽ được ăng-ten thứ hai phát lại.
o Máy thu bây giờ sẽ tính tốn thời gian trễ bằng cách so sánh tín hiệu đã
truyền và đã nhận
o Kết quả sau khi tính tốn sẽ được chuyển thành tín hiệu độ cao cho người
dùng.
Từ nguyên lý làm việc trên thì hệ thống ra-đa đo độ cao có thể làm việc theo hai
cách thức sau:

Trang 9/85


1.2.1.1 Ra-đa điều chỉnh xung (Pulse modulated radar)

Hình 2: Nguyên lý hoạt động của RA
Khái niệm: Ra-đa điều chỉnh xung là một dạng ra-đa sử dụng sự bức xạ của
loạt các xung rời rạc. Đây là một dạng ra-đa truyền thống và cơ bản ban đầu sử
dụng việc biến đổi xung các sóng.
Nguyên lý hoạt động: các sóng xung ngắn sẽ được phát ra và sóng xung dội ại
trở về sẽ được thu trước khi gửi sóng tiếp theo. Khoảng thời gian giữa việc phát
và thu sẽ được tính tốn và được chia cho 2 để ra thời gian cho quãng đường 1
chiều. Sóng radio di chuyển với vận tốc 300 triệu m/s nên ra-đa có thể hiện thị
thời gian này như một khoảng cách.
Phương pháp kỹ thuật này được sử dụng cho máy đo độ cao vô tuyến cấp cao
trong quá khứ nhưng lại không phù hợp với trường hợp cấp thấp hơn, đặc biệt là
khi yêu cầu độ chính xác cao.
Lý giải cho việc này là do có giới hạn về độ ngắn có thể tạo ra xung trong khi
vẫn có thể mang đủ năng lượng. Trong khi đó giá trị đặc điển hình cho một RA
cấp cao là độ dài của xung sẽ bằng ¼ của và khi chúng ta nhân nó với vận tốc
của sóng radio (/giây) sẽ ra được kết quả là xung sẽ dài 75m hoặc lấy ví dụ khi
chúng ta sử dụng nó để đo độ cao khoảng 250ft. Điều này có nghĩa là khi tàu bay
hạ cánh (tức giảm dần độ cao) và cuối cùng đạt đến 125ft, leading edge (-điểm
đầu) của tín hiệu kia (-echo) trả lại sẽ được nhận trong khi trailing edge (-điểm

Trang 10/85


cuối) của tín hiệu này đã được truyền vẫn đang được gửi đi, điều này sẽ cung cấp
cho chúng ta chiều cao tối thiểu có thể đo chỉ là 125ft và sự sai số lớn như này

không tốt cho tàu bay khi hạ cánh tự động bằng hệ thống ILS bởi hệ thống
Autoland cần nhận tín hiệu để nhận biết được tàu bay đang xuống, xung ra-đa
10ft là không phù hợp. Vậy nên chúng ta phải sử dụng một công nghệ kỹ thuật
khác được gọi là sóng liên tục.
1.2.1.2 Điều chế xung liên tục (Frequency Modulated Continuous Wave –
FMCW Ra-đa)
Điều chế sóng liên tục FMCW là bộ ra-đa đo tầm ngắn có khả năng xác định
độ cao của tàu bay so với mặt đất lên đến tối đa 5000ft, nhưng phạm vi phổ biến
là 2500ft. Chúng sử dụng hai ra-đa riêng biệt, một để truyền và một để nhận.
Đồng thời FMCW đặc biệt thích hợp để đo độ tĩnh khơng địa hình ở độ cao thấp
và cung cấp dữ liệu độ cao cho GPWS và Autoland (ILS). Mặc dù ăng-ten của
RA nằm ở dưới cùng của thân tàu bay, nhưng chiều cao được tính từ bánh xe thấp

nhất.
Hình 3: Mơ hình nguyên lý làm việc của FMCW
Nguyên lý hoạt động: Chúng ta có thể thừa nhận rằng máy phát được điều chế
tần số với dạng sóng tuyến tính, và là sóng liên tục (Continuous Wave – CW) vì
điều tần ở tần số thấp. Kết quả là tín hiệu phản xạ cũng sẽ là sóng liên tục. Do đó,

Trang 11/85


đầu ra của Mixer sẽ là tín hiệu CW. Bên cạnh đó, tín hiệu nhận được sẽ có thời
gian trễ do sự thay đổi liên tục của tần số, có thể thấy sự khác biệt về tần số giữa
tín hiệu đầu ra của máy phát và tín hiệu nhận được.
Điều chế xung (Modulator) trong FMCW được sử dụng trong khoảng 42004400 MHz, điều này có nghĩa mặc dù tần số trung tâm là 4300 MHz nhưng tần số
này liên tục thay đổi trong một sơ đồ không đổi với khoảng 50 Mhz mỗi bên. Tần
số cơ bản thay đổi được gọi là sơ đồ/ mơ hình răng cưa, nó bắt đầu ở 4300Mhz
và tăng tuyến tính theo thời gian lên đến 4350 Mhz, tiếp đến nó lập tức giảm
tuyến tính hướng ngược đến 4250 MHz và rồi lại đảo ngược lập tức để tăng

tuyến tính trở lại đến tần số bắt đầu là 4300 Mhz lần nữa, đây được gọi là một
chu kỳ của FMCW và nó cứ lặp lại sơ đồ này liên tục, được biết có hơn 300 chu
kỳ như vậy mỗi giây. Qua đó, chúng ta có được đặc tính thay đổi liên tục của tín
hiệu truyền và vậy nên chúng ta có một thứ để có thể so sánh tín hiệu nhận được.

Hình 4: Cách thức hoạt động của Modulator
Và để đo chênh lệch thời gian, chúng ta có thể xem xét lấy tín hiệu được
truyền tại một điểm cụ thể trong chu kỳ, ví dụ nó đang đi qua 4300Mhz với
hướng lên, lúc này sóng vơ tuyến truyền xuống mặt đất và trả lại tín hiệu nhận.
Tức là sau đó khi tín hiệu nhận được vẫn sẽ ở mức 4300 Mhz.

Hình 5: Cách đo chênh lệch thời gian giữa các sóng

Trang 12/85


Vào lúc này thì tín hiệu truyền đi cao hơn khoảng 20 Mhz tức là ở mức 4320
Mhz, thì sự khác biệt 20 Mhz này tương quan trực tiếp với độ cao vô tuyến được
đo và hiển thị ở dưới dạng độ cao trên bộ chỉ thị. Nếu tàu bay vẫn ở độ cao này,
chênh lệch tần số sẽ được giữ nguyên và hai đường theo dõi biểu đồ song song
với tín hiệu được truyền đi như vậy là tín hiệu cao hơn cho đên khi đảo ngược tần
số. Trong điều chế, ở quá trình dốc xuống của chu kỳ, tần số phát vẫn đi trước tần
số nhận nhưng vì nó là một dốc đi xuống nên tần số nhận được bây giờ là tần số
cao hơn. Tuy nhiên thì sự khác biệt về tần số vẫn như cũ, nó chỉ là âm thay vì
dương và đây khơng phải là vấn đề miễn là chúng ta đo được giá trị tuyệt đối của
sự thay đổi này và bỏ qua ý nghĩa của nó. Từ phương pháp đo này thì chúng ta sẽ
nhận được sự sụt giảm của tần số chênh lệch khi điều chế tần số đảo ngược
hướng. Một điểm nữa cần lưu ý là phương pháp này được thiết kế để đối phó
cũng như cho phép nhưng điểm sụt này để chúng khơng ảnh hưởng đến độ chính
xác.

Hình 6: Tần số truyền và nhận như một hàm của thời gian

Trang 13/85


Theo như trong hình 4, có một sự khác biệt tần số không đổi và các vùng
không liên tục ở các đỉnh của điều chế. Một khi thời gian trễ nhanh hơn điều chế,
thời gian mà chúng ta có thể nhìn thấy các vùng khơng liên tục là một tỷ lệ rất
nhỏ trong tổng thời gian. Do đó, đầu ra của Mixed sẽ được lọc và đếm ở mức
thấp nhất.
Độ cao tỷ lệ thuận với tần số của đầu ra Mixed và nó sẽ được tính theo cơng thức

o D là độ cao (ft)
o là sự chênh lệch tần số không đổi ở đầu ra của Mixed
o là tốc độ điều chế tính bằng Hz/ns
1.2.2

Màn hình hiển thị của hệ thống đo độ cao

1.2.2.1 Các thành phần trên mặt chỉ thị
o Thang đo độ cao (Altitude scale): độ cao tính theo hàng trăm đơn vị ft.
o Kim chỉ (Indicator Needle): chỉ độ cao của tàu bay so với mặt đất hiện thời.
o Núm DH SET: được sử dụng để đặt lỗi độ cao quyết định thành DH mong
muốn.
o Cờ cảnh báo lỗi (Flag): cờ cảnh báo Tắt sẽ hiển thị bất cứ khi nào có thơng tin
hệ thống khơng đáng tin cậy.
o Bộ phát sóng độ cao quyết định (Decision Height Lamp): đèn chỉ thị sẽ sáng
khi tàu bay ở hoặc thấp hơn độ cao quyết định đã được chọn.

Trang 14/85


o Lỗi độ cao quyết định (DH Bug): Lỗi độ cao DH được đặt thành độ cao quyết
định mong muốn bằng núm DH Set.
o Nút tự kiểm tra (Self Test Button): Khi được nhấn, cờ cảnh báo Tắt sẽ xuất
hiện để xem và kim chỉ độ cao sẽ chỉ ra khoảng 100ft. Việc nhả nút sẽ khiến
kim chỉ quay trở lại độ cao hiện có và cờ cảnh báo Tắt sẽ rút lại.
Note: Các thành phần trên mặt chỉ thị có thể khác nhau với từng các máy RA
khác nhau được sử dụng trong các tàu bay và trực thăng khác nhau.

Hình 7: Các thành phần được hiển thị trên màn hình
Trên hình 5, có hai loại màn hình đo độ cao vô tuyến được hiển thị. Độ cao
tối đa được hiển thị (2500ft hoặc 5000ft) là hiển thị rõ ràng từ cách hiển thị mặt
số thông thường, nhưng không quá rõ ràng so với việc hiển thị theo tỷ lệ dọc di
chuyển. Màn hình trịn có dạng tuyến tính lên đến 500ft và logarit từ 500-2500ft
(hoặc 5000ft), làm cho phạm vi độ cao thấp hơn dễ đọc chính xác hơn.
Tất cả các màn hình đo độ cao vơ tuyến đều sẽ có điều khiển cài đặt cho DH,
lúc này cảnh báo sẽ được đưa ra. Độ cao có thể được đặt bằng cách đặt kim chỉ
bên ngoài so với chiều cao cần thiết trên thang đo. Điều khiển cài đặt thường sẽ
tăng gấp đôi như một nút nhấn để kiểm tra PTT(Push to test), khi được kích hoạt,
điều khiển màn hình đến một giá trị xác định trước – thường là 100ft.
Với màn hình trịn, cờ Tắt hoặc Thất Bại sẽ hiển thị khi:

Trang 15/85









Thiết bị được tắt;
Có sự cố mất điện;
Xảy ra lỗi ở Tx, Rx hoặc màn hình;
Tín hiệu trở lại q yếu;
Tín hiệu được có khả năng làm hại xuất hiện từ khung tàu bay.

Kim chỉ độ cao bị ẩn khỏi chế độ xem phía sau mặt nạ khi:
 Thiết bị được tắt;
 Xảy ra lỗi Tx, Rx hoặc màn hình;
 Tàu bay leo quá giới hạn chiều cao của thiết bị
1.2.2.2 Các cảnh báo khác
Các cảnh báo bằng đèn/âm thanh đều được phát cho việc cất cánh từ chỉ báo
giới hạn độ cao: Các cảnh báo bằng màu gồm:
 Màu vàng hổ phách (Amber): trên chiều cao đã chọn
 Màu xanh lá cây (Green): so với chiều cao đã chọn
 Màu đỏ (Red): thấp hơn chiều đã chọn là 15ft
Trong trường hợp chỉ lắp một đèn duy nhất, đèn DH sẽ nhấp nháy liên tục khi
tàu bay đi xuống dưới độ cao cài đặt cho đến khi tàu bay leo lên hoặc giá trị DH
được đặt thấp hơn.
1.2.2.3 Hiệu suất
Độ chính xác của máy đo độ cao vơ tuyến được mong đợi sẽ là: 0-500ft:
chiều cao, thuỳ theo giá trị nào lớn hơn.
Trên 500ft: chiều cao
1.2.3

Một vài định nghĩa, vấn đề liên quan đến hệ thống RA

1.2.3.1 Độ cao dư (Residual Height)
Chiều cao được biểu hiện trên thiết bị KHÔNG là chiều cao/độ cao giữa ăngten và mặt đất. Điều này bởi vì trên thực tế thì độ cao sẽ được tính bắt đầu ở phần
càng đáp gần mặt đất nhất , vậy nên sự khác biệt về độ cao giữa ăng-ten và mặt
đất được gọi là độ cao dư. Độ cao RH sẽ khác nhau ở mỗi các loại tàu bay khác
nhau tùy thuộc vào thiết kế của thiết bị hạ cánh tàu bay đó.

Trang 16/85


Hình 8: Độ cao dư - Residual height
1.2.3.2 Địa hình ảnh hưởng đến sự chính xác của hệ thống RA
Địa hình khơng bằng phẳng: khi bay qua địa hình này, hệ thống đo độ cao vơ
tuyến có thể thay đổi đáng kể do sự bất thường của địa hình. Thậm chí, đơi khi
tàu bay đang hạ cánh thì hệ thống chỉ báo cũng sẽ thay đổi. Vậy nên hệ thống chỉ
báo đo độ cao vô tuyến sẽ chỉ nên sử dụng ở những nơi có địa hình bằng phẳng
và được dự đoán trước.

Trang 17/85


Hình 9: Tàu bay bay qua khu vực địa hình không bằng phẳng

1.3 Khả năng ứng dụng của Hệ thống ra-đa độ cao
1.3.1

Ưu điểm

Máy đo độ cao vơ tuyến có những ưu điểm nổi trội sau:
o Chỉ ra chiều cao thực tế (gần như là tuyệt đối) của tàu bay
o Cung cấp khả năng kiểm tra chéo với máy đo độ cao khí áp để vượt địa hình

o Cung cấp tín hiệu cảnh báo bằng âm thanh trước khi đạt đến DH được thiết
lập trước và hình ảnh cảnh báo khi đến DH

Hình 10: Sử dụng RA ở ILS Cat I

Trang 18/85


1.3.2

Ứng dụng

Từ những ưu điểm trên có thể thấy máy đo độ cao vô tuyến là một tài liệu
tham khảo hữu ích cho phi hành đồn khi bay ở độ cao thấp, tuy nhiên nó cũng
có các ứng dụng khác trong các quy trình hoặc tình huống liên quan đến các hệ
thống khác.
1.3.2.1 Hệ thống hạ cánh bằng thiết bị (ILS)
Sử dụng RA khi tiếp cận IFR với hệ thống ILS Cat I: như ở hình 8, thì chúng
ta thấy các mức tối thiểu được quy định về độ cao liên quan đến mực nước biển
trung bình (như trong hình là DA) thì việc sử dụng máy đo độ cao khí áp khi tàu
bay đạt 4220ft trong q trình mà phi công sẽ phải quyết định là hạ cánh hay tiếp
cận hụt. Qua đây chúng ta có thể nhận ra rằng ở ILS Cat I thì RA khơng cần thiết
vì chúng có thể được thực hiện bằng cách sử dụng máy đo độ cao khí áp thơng
thường.
Sử dụng RA khi tiếp cận IFR với hệ thống ILS Cat II/III: Như hình 9 thì các
mức tối thiểu được chỉ định về độ cao của máy đo độ cao vô tuyến (RA), điều
này có nghĩa là thay vì có DH được thể hiện liên quan đến MSL, thì RA sẽ là độ
cao liên quan đến mặt đất trong ILS Cat II/III. Ví dụ khi tàu bay đạt tới 144ft
trong máy đo độ cao vơ tuyến thì phi cơng sẽ quyết định là hạ cánh hay thực hiện
tiếp cận hụt. Lúc này phi cơng có thể dùng nút DH ngay trên màn hình để tham

chiếu, phi công sẽ điều chỉnh DH của quy trình bằng cách sử dụng nums chọn độ
cao, ví dụ DH ở đây là 300ft thì phi cơng sẽ phải điều chỉnh độ cao tham chiết
cho phù hợp (chỉnh kim đến số 3 trên màn hình). Ngay khi kim chạm đến mốc
tham chiếu, đèn cảnh báo sẽ sáng và có thể kèm theo một tiếng báo hiệu
“Minimums, minimums” để cho phi hành đồn biết rằng tại chính điểm này, họ
sẽ phải đưa ra quyết định của mình.
Hình 11: Sử dụng RA ở trong ILS Cat II/III

Trang 19/85


1.3.2.2 Hệ thống cảnh báo mặt đất - Ground Proximity Warning Systems
Máy đo độ cao vô tuyến là một phần quan trọng trong hệ thống GPWS, nó sẽ
cảnh báo phi công nếu tàu bay đang bay quá thấp hay hạ độ cao nhanh chóng.
Như trong hình 10 RA sẽ chỉ ra cho phi công biết độ cao hiện tại của tàu bay so
với mặt đất mà khơng cần nhìn thẳng vào màn hình chỉ thị. Qua đó giúp phi cơng
giảm bớt sự phân tâm bởi trong khi tiếp cận hạ cánh, các phi hành đoàn sẽ phải
tập trung chú ý đến các thơng số khác. Đồng thời RA cịn có những cảnh báo âm
thanh khác như “Approaching Minimums”, “Minumums, Minimums”. Những
âm này liên quan trực tiếp đến DH mà phi cơng đã chọn.

Hình 12: RA sẽ đọc lần lượt các mức cao của tàu bay nhằm cảnh báo đến phi cơng
Bên cạnh đó, hệ thống GPWS cịn sử dụng RA như một mức hệ thống cảnh
báo liên quan đến các vấn đề nhất định khi ở gần mặt đất hay cấu hình tàu bay.
Ví dụ như khi tàu bay gần hạ cánh nhưng vì lý do nào đó mà phi hành đồn qn
mở rộng cánh tà và càng đáp, thì khi đền DH nhất định so với mặt đất sẽ có âm

Trang 20/85

thanh được phát ra như “Too Low Flaps”, “Too Low Gear”, “Too Low Terrain”,
“Pull Up”

Hình 13: Cảnh báo các vấn đề liên quan GPWS hay cấu hình của tàu bay.
1.3.2.3 Hệ thống hạ cánh tự động (Autoland)
Đây là một trong những hệ thống quan trọng nhất dựa vào máy đo độ cao vơ
tuyến.
Lấy ví dụ ở hình 12, ta thấy ban đầu tàu bay sử dụng độ dốc trượt (Glide
Slope-GS) để hạ xướng theo đường tiếp cận chính xác. Tuy nhiên từ một độ cao
nhất định so với mặt đất, hệ thống này ngừng sử dụng GS và chỉ sử dụng thông
tin từ RA để hạ cánh. Vấn đề xuất hiện lúc này, mặc dù RA cung cấp các thông
tin đáng tin cậy và chính xác nhưng nó vẫn tồn tại những hạn chế nhất định, một
trong số chúng là do sóng được phát ra hướng xuống liên quan đến phần bụng
của tàu bay, nên sẽ có những giới hạn nhất định khi tàu bay leo lên cao (pitch)
hay tàu bay lái vịng (bank) như hình 12.

Trang 21/85


Hình 14: Giới hạn của sóng khi tàu bay thay đổi hướng đầu mũi (pitch) hay lái
vòng (bank)
Note: Tuỳ thuộc vào thiết kế của hệ thống tàu bay thì giới hạn của sóng cũng
sẽ thay đổi.
Khi vượt quá giới hạn của dải sóng thì các song do hệ thống phát ra sẽ không
thể xác định được độ cao hiện tại của tàu bay và xảy ra lỗi trong chỉ báo

Trang 22/85


1.3.3

Các lỗi và hạn chế của RA

1.3.3.1 Các lỗi của RA
Có 2 lỗi phổ biến nhất:
o Rị rỉ (Leakage): Điều này sẽ xảy ra khi ăng-ten của máy phát và máy thu
được đặt gần nhau thì các sóng ở hai bên sẽ dễ dàng tràn qua bên cạnh. Cách
thức giải quyết là phải đặt ăng-ten cách nhau một khoảng cách vừa đủ để
khơng làm nhiễu nhau và có thể hoạt động bình thường.
o Bị đặc sóng (Mushing): Vì ăng-ten được đặt xa nhau, tàu bay càng gần xuống
đất thì ăng-ten của máy phát, điểm phản xạ và ăng-ten của máy thì sẽ tạo
thành hình tam giác. Điều này khiến cho đường đi của sóng sẽ lớn hơn đường
đi của sóng theo lượt đi, lượt về dẫn đến sự khơng chính xác khi ở gần mặt
đất. Tuy nhiên, lỗi này cũng có thể được khắc phục bằng cách sửa chữa cố
định cho các tàu bay nhằm để cho chỉ báo độ cao tương ứng khoảng cách của
tàu bay với mặt đất theo chiều thẳng đứng tính từ bánh xe gần mặt đất nhất
(tức là trên đồng hồ chỉ thị vào số 0 thì cùng lúc đó bánh lái chạm đến điểm
touch-down).

Trang 23/85


1.3.3.2 Hạn chế khác của RA

Hình 15: Biểu đồ thể hiện nguy hiểm tiềm ẩn mà mạng 5G mang lại cho RA
Khi tàu bay bay gần các đường dây truyền hoặc thiết bị điện tử trên tàu bay
như điện thoại sử dụng cùng chung dải tần với RA thì chúng sẽ có thể gây nhiễu
hệ thống. Với sự phát triển nhanh chóng và vượt bậc về cơng nghệ mạng khơng
dây, thế giới đã và đang sử dụng hệ thống mạng khơng dây 5G C-Band mới với
tốc độ truyền tín hiệu hoàn toàn vượt bậc, giúp nâng cao cuộc sống cũng như trải

nghiệm cho con người. Tuy nhiên, bởi vì máy RA hoạt động trong phạm vi 4.24.4 GHz, nửa dưới của dải tần này nằm trong dải tần C (từ 3.7 – 4.2 GHz) là nơi
kết hợp cho phạm vi truyền tín hiệu và dung lượng tối ưu. Nên Cục Hàng không
Liên bang (FAA) đã phải ban hành tuyên bố các chính sách quy định mới nhất
liên quan đến các vấn đề gây nhiễu tiềm ẩn mà RA phải đối mặt khi 5G được sử
dụng rộng rãi. FAA đã cảnh báo các nhà khai thác rằng trong NOTAM có thể

Trang 24/85


được ban hành để hạn chế hoạt động ở các khu vực có thể bị nhiễu sóng 5G, và
phải cung cấp thêm thông tin về các hệ thống tàu bay có thể bị ảnh hưởng. Đồng
thời yêu cầu các nhà cung cấp RA, hãng hàng không và nhà sản xuất tàu bay phải
cung cấp thông tin về vấn đề nhiễu nào mà họ quan sát được khi bay, thử nghiệm
hoặc đánh giá hiệu suất của hệ thống RA tương ứng. Đây cũng sẽ là thách thức
cho các nhà sản xuất tàu bay, máy đo độ cao vô tuyến, nhà khai thác và cơng
nghiệp mạng khơng dây để tìm ra một giải pháp cho băng tần C – 5G và hàng
không cùng tồn tại một cách an toàn.

Trang 25/85