Khai thác hệ thống thông tin và chỉ báo hải đồ điện tử

KHOÁ HUẤN LUYỆN CHỨNG CHỈ
KHAI THÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN
VÀ CHỈ BÁO HẢI ĐỒ ĐIỆN TỬ
(IMO Model course1.27, Res817(19))

ELECTRONIC DISPLAY AND INFORMATION SYSTEM - ECDIS


OPERATORS’ CERTIFICATE TRAINING
T.S. Phạm Văn Phước
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ViỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ViỆT NAM
TRUNG TÂM HUẤN LUYỆN THUYỀN VIÊN
TRUNG TÂM HUẤN LUYỆN THUYỀN VIÊN
NỘI DUNG
1. Hàng hải điện tử và Hệ thống vệ tinh dẫn
đường hàng hải toàn cầu
E-Navigation and GNSS

2. Hệ thống thông tin và chỉ báo hải đồ điện
tử - ECDIS

E-navigation
E-navigation
và GNSS
và GNSS



Thế nào là E-navigation?
Thế nào là E-navigation?




IMO và E-navigation
IMO và E-navigation



GNSS – Chiến lược của IMO
GNSS – Chiến lược của IMO
Tiêu chí
Tiêu chí


“
“
Safe
Safe
,
,
secure
secure
,
,
efficient
efficient
shipping on
shipping on
clean oceans”
clean oceans”

Marine information
Marine information
highway
highway
GPS/DGPS
RaconAIS
VTS


Thế nào là
Thế nào là
e-
e-
navigation?
navigation?
GLONASs
GALILEO
GNSS
GMDSS
ECDIS/ENC
IALA nh ngh a E-Navigation:đị ĩ
“
“E-Navigation is the collection, integration and display of maritime
information onboard and ashore by electronic means to enhance berth-
to-berth navigation and related services, safety and security at sea and
protection of the maritime environment.”
LRIT
INS/IBS
SENSORs
LIGHTS

Định nghĩa của IALA về E-
navigation
Hàng h i i n t :ả đ ệ ử E-
navigation?

Thu thập, tích hợp & chỉ báo:

thông tin về hàng hải trên tàu & trên bờ

bằng các phương tiện điện tử.

Mục đích: tăng cường

cho hành hải giữa các cầu cảng,

các dịch vụ liên quan,

an toàn và an ninh trên biển,

bảo vệ môi trường hàng hải.
1
1
.
.
Nhu c
Nhu c
ầu đang tăng trong lĩnh vực hàng hải:
ầu đang tăng trong lĩnh vực hàng hải:
•
t m c cao h n Đạ ứ độ ơ về an toàn và an ninh,

•
T ng c ng các bi n pháp ă ườ ệ phòng tránh tai
n nạ
,
,
•
T o nên ạ hi u qu khai thácệ ả tàu thuy n…ề
,
,
•
m b o Đả ả an toàn i l iđ ạ c a các tàu và ủ ti t ế
ki m th i gian.ệ ờ
2. Tai nạn Hàng hải: do yếu tố con người
•
Nhật: - Trên 50% tai nạn (10 năm qua): Đâm va, mắc cạn
trong đó >90% do ra quyết định sai hoặc phản tác dụng
khi hành hải (Lloyd’s Reg Ltd cũng cho số liệu gần tương
tự) => thảm họa cháy/nổ, đắm, tràn dầu, mất tích.
=> Cần giảm ảnh hưởng của yếu tố con người bằng:
công cụ dẫn đường điện tử mạnh=> e-navigation
T i sao c nạ ầ
T i sao c nạ ầ


e-navigation?
e-navigation?

19/12/2005: 7 nước gửi đệ trình Chiến lược E-navigation
(Japan, Mashall Is. Netherland, Norway, S’pore, UK & US)


10~19/5/2006: MSC 81 thống nhất:

Giao việc ưu tiên “Phát triển một chiến lược e-navigation” cho hai tiểu
ban (NAV) và (COMSAR) NC và báo cáo tại MSC.85 (2008).

Tầm nhìn chiến lược 2008: ngành công nghiệp, IALA, IHO, IEC, ITU
hội tụ vào e-navigation

7/2006: NAV52, lập nhóm CG, phối hợp UK - NC & báo cáo cho
NAV53 7/2007.

9/2006 UB e-navigation IALA: tham gia đội buồng lái và
VTS chia sẻ thông tin làm tăng an toàn HH=> Đ/nghị 3 yếu tố
nền tảng cho e-nav: - Bao phủ của ENC toàn cầu + HT định vị
điện tử mạnh + Cơ sở hạ tầng thông tin tàu-bờ phù hợp.

Theo IALA về yếu tố con người: - Giao diện Người/máy móc; chế độ
chỉ báo/diễn giải; thông tin để nhận thức tình hình thích hợp; thiết bị e-
navigation trên tàu được thiết kế phù hợp thu hút sự chú ý của đội buồng
lái
Vai trò của các tổ chức Quốc tế:
E-Navigation: Định nghĩa của
CG

NAV-52: UK+CG - 60 thành viên đại diện Quốc gia, tổ chức
định nghĩa:
“ E-Navigation is the harmonised creation, collection,
integration, exchange and presentation (and display) of
maritime information onboard and ashore by
electronic means to enhance berth-to-berth

navigation and related services, safety and security
at sea and protection of the maritime environment.”

E-Navigation – Sự tạo ra, thu thập, tích hợp, trao đổi và
trình bày hài hòa thông tin hàng hải trên tàu và bờ bằng các
phương tiện điện tử để tăng cường cho HH giữa các cảng &
dịch vụ liên quan, AT và AN HH trên biển và bảo vệ môi
trường HH
E-Navigation: Định nghĩa của
NAV-53

Sub-Committee on Safety of Navigation:
NAV- 53rd 23-27 July 2007

"E-Navigation is the harmonized (creation) collection, integration,
exchange, presentation and analysis of maritime information onboard
and ashore by electronic means to enhance berth to berth navigation
and related services, for safety and security at sea and protection of
the marine environment."

E-navigation - Là sự thu thập, tích hợp, trao đổi, trình bày và
phân tích hài hòa thông tin hàng hải trên tàu và bờ bằng các
phương tiện điện tử để tăng cường cho HH giữa các cảng &
dịch vụ liên quan, AT và AN HH trên biển và bảo vệ môi trường
HH

Chiến lược 2006-2010: NQ A970(24)
Chiến lược 2006-2010: NQ A970(24)
–
Phát triển công nghệ: dẫn đường tăng cường an toàn, anh ninh & bảo

Phát triển công nghệ: dẫn đường tăng cường an toàn, anh ninh & bảo
vệ môi trường.
vệ môi trường.
–
Ứng dụng IT thỏa đáng trong Tổ chức, tăng cường truy cập thông tin
Ứng dụng IT thỏa đáng trong Tổ chức, tăng cường truy cập thông tin
của vận tải biển & ngành khác.
của vận tải biển & ngành khác.
–
IMO đi đầu trong tăng cường chất lượng VTB:
IMO đi đầu trong tăng cường chất lượng VTB:

Khuyến khích sử dụng kỹ thuật tốt nhất sẵn có không đòi hỏi chi
Khuyến khích sử dụng kỹ thuật tốt nhất sẵn có không đòi hỏi chi
phí quá mức trên mọi khía cạnh VTB
phí quá mức trên mọi khía cạnh VTB

Đẩy mạnh & tăng cường sẵn sàng & truy cập TT kể cả về tổn thất
Đẩy mạnh & tăng cường sẵn sàng & truy cập TT kể cả về tổn thất
và liên quan tới an toàn & an ninh tàu biển.
và liên quan tới an toàn & an ninh tàu biển.

NAV-52:
NAV-52:


T
T
erms of reference
erms of reference

giao cho nhóm
giao cho nhóm
CG
CG
1.
1.
Định nghĩa & khái niệm; đưa ra cấu trúc hệ thống e-navigation
Định nghĩa & khái niệm; đưa ra cấu trúc hệ thống e-navigation
2.
2.
Xác định
Xác định
vấn đề then chốt và ưu tiên
vấn đề then chốt và ưu tiên
chỉ rõ
chỉ rõ


trong tầm nhìn chiến lược và
trong tầm nhìn chiến lược và


Khuôn khổ chính sách
Khuôn khổ chính sách
về e-navigation
về e-navigation
;
;
3.
3.

Xác định rõ
Xác định rõ
lợi ích và
lợi ích và
mối
mối
cản trở
cản trở
(
(
benefits and obstacles
benefits and obstacles
);
);
4.
4.
Xác định rõ
Xác định rõ
vai trò của Tổ chức
vai trò của Tổ chức
,
,
các Chính phủ, trong SV & PF
các Chính phủ, trong SV & PF
.
.
5.
5.
Trình bày rõ
Trình bày rõ

chương trình công việc
chương trình công việc
liên quan,
liên quan, kể cả kế hoạch di chuyển
& khuyến nghị vai trò của NAV & COMSAR & tổ chức liên quan khác
IMO và E-Navigation
IMO và E-Navigation
IMO và E-Navigation


(tiếp)
(tiếp)
20/4/2007 T
20/4/2007 T
ài liệu
ài liệu


NAV53
NAV53
:
:



Thông qua định nghĩa
Thông qua định nghĩa
:
:

E-Navigation
E-Navigation

Nêu 15 mục tiêu cốt lõi của
Nêu 15 mục tiêu cốt lõi của
E-Navigation
E-Navigation
:
:

Sử dụng dữ liệu điện tử
Sử dụng dữ liệu điện tử
:
:
nắm bắt, thông tin, xử lý & trình
nắm bắt, thông tin, xử lý & trình
bày
bày
,
,
để
để
1.
1.
Làm thuận tiện cho an toàn & an ninh HH
Làm thuận tiện cho an toàn & an ninh HH
2.
2.
Làm thuận tiện cho quản lý và quan sát lưu lượng tàu

Làm thuận tiện cho quản lý và quan sát lưu lượng tàu
3.
3.
Làm thuận tiện thông tin & trao đổi dữ liệu tàu-tàu, tàu-bờ,
Làm thuận tiện thông tin & trao đổi dữ liệu tàu-tàu, tàu-bờ,
bờ-tàu & bờ-bờ
bờ-tàu & bờ-bờ
4.
4.
Tạo ra cơ hội cải thiện hiệu quả vận tải & bốc xếp
Tạo ra cơ hội cải thiện hiệu quả vận tải & bốc xếp
5.
5.
Làm tăng hiệu quả
Làm tăng hiệu quả


SAR & lưu trữ dữ liệu cho phân tích &
SAR & lưu trữ dữ liệu cho phân tích &
điều tra
điều tra
6.
6.
Tích hợp & trình bày thông tin theo mẫu thuận lợi cho huấn
Tích hợp & trình bày thông tin theo mẫu thuận lợi cho huấn
luyện, lợi ích lớn nhất về an toàn, rủi ro nhỏ nhất
luyện, lợi ích lớn nhất về an toàn, rủi ro nhỏ nhất


15 mục tiêu của E-navigation

(tiếp)
7.
7.
Thuận lợi bao phủ toàn cầu, tiêu chuẩn, tương thích thiết bị, lắp đặt, hệ
Thuận lợi bao phủ toàn cầu, tiêu chuẩn, tương thích thiết bị, lắp đặt, hệ
thống, thủ tục vận hành, biểu tượng tránh xung đột các tàu & các cơ
thống, thủ tục vận hành, biểu tượng tránh xung đột các tàu & các cơ
quan quản lý
quan quản lý
8.
8.
Thuận
Thuận
lợi
lợi
cho giai đoạn chuyển tiếp sang e-navigation, duy trì AtoN vật lý,
cho giai đoạn chuyển tiếp sang e-navigation, duy trì AtoN vật lý,
đảm bảo an toàn và hệ thống kế thừa.
đảm bảo an toàn và hệ thống kế thừa.
9.
9.
Thể hiện mức độ chính xác, tích hợp và liên tục ph
Thể hiện mức độ chính xác, tích hợp và liên tục ph
ù
ù
hợp (dưới mọi hoàn
hợp (dưới mọi hoàn
cảnh, rủi ro nhiễu)
cảnh, rủi ro nhiễu)
10.

10.
Đạt được an toàn ổn định trên cơ sở hệ thống độc lập cho ứng dụng e-
Đạt được an toàn ổn định trên cơ sở hệ thống độc lập cho ứng dụng e-
navigation trên tàu và bờ.
navigation trên tàu và bờ.
11.
11.
Tích hợp các hệ thống TT và dữ liệu để giảm số lượng các hệ thống độc
Tích hợp các hệ thống TT và dữ liệu để giảm số lượng các hệ thống độc
lập trên tàu & bờ
lập trên tàu & bờ
12.
12.
Từng bước thuận tiện cho lắp đặt & sử dụng trên các tàu nhỏ (cá, du
Từng bước thuận tiện cho lắp đặt & sử dụng trên các tàu nhỏ (cá, du
thuyền)
thuyền)
13.
13.
Có thể phát triển/thích nghi để tích hợp chức năng giá trị gia tăng khác,
Có thể phát triển/thích nghi để tích hợp chức năng giá trị gia tăng khác,
không gây ảnh hưởng tới hoặc làm giảm các chức năng an toàn chính
không gây ảnh hưởng tới hoặc làm giảm các chức năng an toàn chính
14.
14.


Có thể phát triển thích nghi thuận tiện cho chuyển đổi với giá thấp khi
Có thể phát triển thích nghi thuận tiện cho chuyển đổi với giá thấp khi
phát triển khả năng và chức năng mới

phát triển khả năng và chức năng mới
15.
15.
Tạo thuận lợi tăng hiệu quả đường thủy cho các loại tàu
Tạo thuận lợi tăng hiệu quả đường thủy cho các loại tàu
Khuyến cáo của COMSAR 11
v E-Navigationề
1. Tiểu ban NAV cần xác định rõ các yêu cầu của User
2. Phát triển E-Navigation phải được thúc đẩy từ User mà
không phải từ công nghệ
3. Cần phải tiêu chuẩn hóa sự trình bày của thiết bị kể cả
chế độ vận hành chuẩn (S-Mode)
4. Phần mềm đã được cài trong các hệ thống điều hành sẽ
phải tuân theo quá trình chuyển đổi chính thức để đảm
bảo mọi yếu tố của hệ thống e-nav hoạt động một cách
hiệu quả
5.
5.
Thông tin băng thông rộng
Thông tin băng thông rộng
trên nền tảng
trên nền tảng
toàn cầu
toàn cầu
(GMDSS hoặc Hệ thống vệ tinh mới?)

Các thiết bị trên tàu
Các thiết bị trên tàu
–
Electronic Navigation Chart (ENC).

–
Electronic Chart Display and Information System (ECDIS).
–
Receivers for GNSS/DGNSS system.
–
AIS Transponders.
–
Radar.

Các thiết bị trên bờ
Các thiết bị trên bờ


–
Automatic Identification System (AIS) Base Stations
–
Coastal Radars
–
Differential Positioning System (DGNSS)
–
Vessel Traffic Service (VTS)
–
Virtual Reference Station (VRS)
–
Radar Beacon (RACON)
Các thành phần của
Các thành phần của


e-Navigation

e-Navigation
Cấu trúc hệ thống
Cấu trúc hệ thống


E-Navigation (
E-Navigation (
theo CG
theo CG
)
)
Cấu trúc hệ thống
Cấu trúc hệ thống


E-Navigation
E-Navigation
(
(theo IALA, Úc)
Cấu trúc hệ thống
Cấu trúc hệ thống


E-Navigation
E-Navigation
(
(theo IALA)
GNSS
-
-

Chiến lược của IMO
Chiến lược của IMO
-


Giới thiệu hệ thống GNSS
Giới thiệu hệ thống GNSS
-


IMO và chiến lược
IMO và chiến lược


GNSS
GNSS
GNSS

GNSS = Global Navigation Satellite System

1997: GPS và GLONASS được IMO thừa nhận trong GNSS

2008: Galileo đi vào hoạt động

Ng/lý: Hệ thống dẫn đường vệ tinh sử dụng phép đo đạc tam giác
xác định vị trí máy thu thông qua các tính toán dựa trên thông tin về
một số vệ tinh. Mỗi VT phát tín hiệu mã hóa theo chu kỳ chuẩn. Máy
thu chuyển đổi thành vị trí, V, thời gian.

Độ chính xác:


GPS dân sự 100m, Quân sự Mỹ ~1m, 5/2000 dân sự ~ 15m

GALILEO ~ 1m

GLONASS: 8~10m, DGLONASS 40~60cm
1. 1983 IMO bàn về WWRS - Hệ thống đạo hàng vô tuyến
toàn cầu, sửa đổi SOLAS Reg V/12
2. 1995 Phiên họp 19, thông qua NQ A815(19): nêu rõ các
yêu cầu hoạt động WWRS => GNSS-1
3. 2003 NQ 953(23) về WWRS đã hủy bỏ A815(19)
4. 1997 Phiên họp 20 của IMO thông qua NQ A860(20) -
Maritime Policy for a future GNSS => GNSS-2
5. 11/2001 thông qua NQ A915(22) sửa đổi NQ A860(20),
đưa ra 2 điểm quan trọng:
-
Khu vực vào cảng và vùng nước hạn chế: ~ 10m,
thời gian báo động (TTA) 10s
-
Khu vực cảng: ~ 1m, thời gian báo động 10s
⇒
GPS không thỏa mãn độ chính xác
⇒
Với y/c này chỉ có GNSS thỏa mãn
IMO và chiến lược GNSS
IMO và chiến lược GNSS

Nghị quyết IMO A.815(19)
Nghị quyết IMO A.815(19)


1996: C
1996: C
ông nhận GPS và GLONASS trong WWRNS
ông nhận GPS và GLONASS trong WWRNS


C
C
ác yêu cầu hoạt động:
ác yêu cầu hoạt động:
–
Accuracy - Độ chính xác
Accuracy - Độ chính xác
–
Signal Availability - Sẵn sàng của tín hiệu
Signal Availability - Sẵn sàng của tín hiệu
–
Service Reliability (Continuity) - Độ tin cậy
Service Reliability (Continuity) - Độ tin cậy
–
Coverage Area – Vùng bao phủ
Coverage Area – Vùng bao phủ
–
Update Rate of Position Data - Tốc độ cập nhật dữ liệu
Update Rate of Position Data - Tốc độ cập nhật dữ liệu
–

Warning of System Malfunction - Cảnh báo hỏng
Warning of System Malfunction - Cảnh báo hỏng




Nghị quyết IMO A.860(20)
Nghị quyết IMO A.860(20)
3 yêu cầu chính sách mới
3 yêu cầu chính sách mới

GNSS d
GNSS d
ân sự và mang tính quốc tế
ân sự và mang tính quốc tế



GNSS Kh
GNSS Kh
ông chỉ hạn chế cho hàng hải
ông chỉ hạn chế cho hàng hải

Y
Y
êu cầu của người sử dụng hàng hải
êu cầu của người sử dụng hàng hải
với hệ thống GNSS
với hệ thống GNSS


Sẵn sàng: (% per 30 days) = 99.8%
Sẵn sàng: (% per 30 days) = 99.8%



Liên tục: (% over 3 hours) = 99.97% (Cảng
Liên tục: (% over 3 hours) = 99.97% (Cảng
và đường thủy trong đất liền)
và đường thủy trong đất liền)



Bao phủ: Đại dương toàn cầu và ven biển,
Bao phủ: Đại dương toàn cầu và ven biển,
KV cảng & vùng nước hạn chế, đường thủy
KV cảng & vùng nước hạn chế, đường thủy
trong đất liền
trong đất liền



Thời gian fix vị trí hàng hải: 1s
Thời gian fix vị trí hàng hải: 1s
Nghị quyết IMO A.860(20)
Nghị quyết IMO A.860(20)
GPS, GLONASS và GALILEO
GPS, GLONASS và GALILEO
ĐẶC TRƯNG GPS GLONASS GALILEO

Số vệ tinh 24 24
30 (27 HĐ, 3 dự trữ)
Số mặt phẳng
quỹ đạo
6 3 3
Độ nghiêng quỹ đạo 55 độ 64.8 độ 56 độ
Độ cao vệ tinh (Km) 20.180 19.130 23.616
Chu kỳ bay quanh TĐ 11:58:00 11:15:40 14:04:00
Góc phân biệt
quỹ đạo
60 120 120
Phương tiện phóng Delta 2-7925 Proton K/DM-2 Arian V. Proton,
Soyuz, etc
Tần số sóng mang
(MHz)
L1: 1575.42
L2: 1227.60
L1: 1602+0.5625n
L2: 1246+0.4375n
n: Số kênh tần số
E2-L1-E1: 1560~1595
E5: 1164~1214
E6: 1260~1300
Hệ toạ độ WGS84 PZ90 WGS84
GALILEO
GALILEO
COMPLIANCE TO IMO RES 915
COMPLIANCE TO IMO RES 915
NAV49(13)
NAV49(13)