Nghiên cứu xây dựng một số phần mềm mô phỏng phục vụ công tác học tập và thực hành môn địa văn cho sinh viên khoa hàng hải – trường đại học hàng hải việt nam

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng
tôi. Các số liệu, kết quả được nêu ra trong bản luận văn này là hoàn toàn trung
thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình nghiên cứu
nào khác trước đó.
Đồng thời, tôi cũng xin cam đoan rằng, các thông tin được trích dẫn
trong luận văn đều đã được chỉ rõ về xuất xứ, nguồn gốc và đảm bảo tính
chính xác.
Hải Phòng, ngày 10 tháng 09 năm 2014
Tác giả

KS. Lê Xuân Việt

i


LỜI CẢM ƠN
Tác giả trân trọng cám ơn các thầy trong Ban chủ nhiệm Khoa Hàng hải,
Viện Đào tạo Sau đại học, các phòng, ban, thư viện, v.v, đã đóng góp, tạo
điều kiện thuận lợi, giúp tác giả trong việc cung cấp tài liệu, số liệu, v.v, để
hoàn thành luận văn.
Tác giả trân trọng cám ơn đến các Thầy giáo, cán bộ đồng nghiệp trong
Khoa, gia đình, bạn bè và người thân đã động viên, đóng góp nhiều ý kiến
quý báu và tạo điều kiện để tác giả hoàn thành luận văn đúng thời hạn.
Tác giả xin bày tỏ lời cám ơn chân thành tới thầy giáo TS. Nguyễn Minh
Đức đã chỉ dẫn, hướng dẫn tận tình chu đáo trong suốt quá trình làm luận văn
cũng như quá trình theo học cao học tại Trường Đại học Hàng hải Việt Nam.
Mặc dù tác giả rất cố gắng trong quá trình thực hiện và viết luận văn,
nhưng với nội dung khá lớn, việc thu thập và xử lý tài liệu nhiều và bản thân
còn những hạn chế nhất định, vì vậy khó tránh khỏi những khiếm khuyết. Tác
giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến xây dựng của các thầy, các đồng

nghiệp để luận văn ngày càng được hoàn chỉnh hơn.
Tác giả xin trân trọng cảm ơn!

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN.............................................................................................i
LỜI CẢM ƠN..................................................................................................ii
MỤC LỤC.......................................................................................................iii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT.........................................................................iv
DANH MỤC CÁC BẢNG..............................................................................v
DANH MỤC CÁC HÌNH..............................................................................vi
MỞ ĐẦU..........................................................................................................1
,.......................................................................................................................27
Hình 2.4. SÔ ĐỒ KHỐ ỐNG PHÓNG TIA ĐIỆN TỬ..............................28

iii


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
HT
VT
RADAR
CRT
HDG
SOG
Lat.
Long.

HM
PT
PL
∆L
VB.NET

Giải thích
Hướng thật của tàu
Tốc độ tàu
Radio Detection and Ranging
Cathode-Ray Tube : Ống phóng tia điện tử
Heading: Hướng mũi tàu
Speed Over Ground: Hướng mũi tàu
Latitude
Longtitude
Heading Marker: Vạch dấu mũi tàu
Phương vị thật
Phương vị La bàn
Sai số La bàn
Visual basic. NET

iv


DANH MỤC CÁC BẢNG
Số bảng
1.1
1.2

Tên bảng

Nhu cầu sử dụng phòng thực hành Hải đồ năm học 2012
– 2013, 2013 – 2014.
Bảng thống kê tài sản phòng Hải đồ.

v

Trang
8
9


DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hình
1.1

Tên hình
Thước song song tình trạng tốt

1.2

10

1.3

Thước song song đã bị mờ hết các vạch
Compa tiêu chuẩn

1.4

Compa hiện dùng

11

1.5

Hải đồ đã cũ và hư hỏng

12

2.1

Mô tả nguyên lý chung của RADAR theo sơ đồ khối

18

2.2

Nguyên lý đo khoảng cách

22

2.3

Nguyên lý đo góc

23

2.4

Sơ đồ khối ống phóng tia điện tử

28

3.1

Màn hình chính RADAR

69

3.2

Chức năng điều khiển của RADAR

70

3.3

Các chức năng hiển thị của RADAR

71

3.4

Chương trình thể hiển đường bờ biển

71

3.5

Chươn trình thể hiện các phao đèn hàng hải

72

vi

Trang
10
11


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Theo số liệu thống kê, ngày nay vận tải đường biển chiếm khoảng 80%
tổng lượng hàng hoá luân chuyển trên thế giới, riêng ở Việt Nam là hơn 90%.
Công nghiệp vận tải đường biển thế giới hiện đang ngày càng phát triển với
xu hướng ngày càng hiện đại và đa dạng. Các cảng biển được các nước trên
thế giới triệt để khai thác với quy mô cảng và số lượng cảng tăng nhanh.
Ngày 23/06/1994 Việt Nam phê chuẩn “Công ước Quốc tế của Liên
hiệp quốc về Luật biển 1982”, từ đó đến nay ngành hàng hải phát triển một
cách nhanh chóng cả về số lượng cũng như chất lượng.
Chúng ta có thể nhận thấy số lượng hàng hoá xuất khẩu và nhập khẩu
của nước ta thông qua đường biển ngày càng tăng. Công nghiệp đóng tàu
những năm qua cũng đã phát triển vượt bậc đã đưa Việt Nam vào danh sách
những nước có công nghiệp đóng tàu ở vị trí dẫn đầu trên thế giới.
Ngoài ra, đội ngũ thuyền viên của nước ta cũng đã được nâng cao cả
chuyên môn nghiệp vụ cũng như tay nghề, được bạn bè thế giới đánh giá cao.
Chỉ xét trong vòng 10 năm qua thì đội ngũ thuyền viên đã đảm nhận khai thác
trên những con tàu siêu trường, siêu trọng trên những tuyến hàng hải lớn, điều
mà trước đây 10 năm không có hay chỉ dừng ở mức độ sỹ quan vận hành và
mức thuyền viên trợ giúp.

Có thể nói, cùng với quá trình hội nhập của đất nước, ngành hàng hải
đã góp một phần không nhỏ vào công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá đất
nước. Điều đó cũng phản ánh đúng phần nào quá trình tăng trưởng kinh tế của
nước ta trong thời gian gần đây.
Bên cạnh đó như chúng ta đã thấy, để đáp ứng nhu cầu công việc đòi
hỏi sinh viên ra trường nắm vững lý thuyết và thành thạo các công việc thực

1


hành mà một trong những công việc thực hành đó là công tác thường xuyên
xác định vị trí tàu. Công tác xác định vị trí tàu thường xuyên và chính xác sẽ
giúp con tàu đi đúng theo hải trình đã tính toán. Chính vì điều này mà đòi hỏi
sinh viên cần phải được thực hành công tác xác định vị tri tàu thường xuyên
và công tác thực hành phải sát với yêu cầu thực tế công việc.
Chúng ta cũng phải thừa nhận rằng, cơ sở vật chất còn thiếu thốn, số
giời thực hành chưa nhiều và số sinh viên các nhóm thực hành đông. Để công
tác học tập và thực hành môn Địa văn yêu cầu người học phải nắm rõ phương
pháp kết hợp với việc sử dụng các chức năng của RADAR để đo đạc, tính
toán đến các mục tiêu Địa văn, cùng với việc sử dụng hải đồ đi biển để nhận
dạng các mục tiêu Địa văn để từ đó tính toán và tìm ra vị trí tàu chính xác.
Như để góp một phần công sức trong công tác đó, tác giả muốn xây
dựng phần mềm mô phỏng màn hình RADAR phục vụ công tác học tập và
thực hành môn Địa văn cho sinh viên Khoa Hàng hải. Để từ đó sinh viên có
thể học tập và nghiên cứu, cũng như thực hành công tác xác định vị trí tàu
được nhanh chóng và chính xác.
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
Bằng thực tế những kiến thức được trang bị trong quá trình học tập tại
trường, thực hiện phương châm gắn việc học tập với công tác nghiên cứu
khoa học và thực tiễn sản xuất, đề tài “Nghiên cứu xây dựng một số phần

mềm mô phỏng phục vụ công tác học tập và thực hành môn Địa văn cho
sinh viên Khoa Hàng hải – Trường Đại học Hàng hải Việt Nam” được thực
hiện với mục đích:
Đưa ra các phương pháp xác định vị trí tàu kết hợp với sử dụng các
chức năng của RADAR để thực hành công tác xác định vị trí tàu và giải các
bài toán Địa văn;

2


Nghiên cứu, xây dựng phần mềm mô phỏng màn hình RADAR để phục
vụ học tập và thực hành môn Địa văn;
Đưa ra một tài liệu phục vụ cho các giảng viên có thể tham khảo để
giảng dạy cho sinh viên;
Xây dựng phần mềm mô phỏng RADAR để thuyền viên, sinh viên
đang học tập tại trường có thể sử dụng các chức năng của RADAR để phục vụ
công tác xác định vị trí tàu cũng như giải các bài toán liên quan.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
Đề tài tập trung nghiên cứu xây dựng phần mềm mô phỏng màn hình
RADAR. Từ đó dựa trên cơ sở các phương pháp xác định vị trí tàu tạo điều
kiện giúp cho sinh viên có công cụ hỗ trợ để phục vụ học tập và thực hành
môn Địa văn. Phạm vi chủ yếu của đề tài là mô phỏng màn hình RADAR với
đầy đủ các chức năng để phục vụ công tác xác định vị trí tàu cũng như giải
các bài toán liên quan.
4. Phương pháp nghiên cứu
Từ mục đích và đối tượng nghiên cứu, đề tài thực hiện theo phương
pháp tiếp cận cơ sở khoa học liên quan đến vấn đề giảng dạy lý thuyết gắn
liền với công tác thực hành. Tác giả muốn xây dựng phần mềm mô phỏng
màn hình RADAR thể hiện chính xác chân thực khu vực luồng TOKYO và tờ
hải đồ Japan W90. Để phục vụ công tác xác định vị trí tàu, sinh viên sẽ sử

dụng các chức năng của RADAR để tính toán đo đạc đến các mục tiêu kết
hợp với tờ hải đồ Japan W90 để nhận dạng mục tiêu để tính toán ra vị trí tàu
tại thời điểm quan trắc.
Sử dụng ngôn ngữ lập trình Visual Studio 2012 để xây dựng phần mềm
mô phỏng màn hình RADAR phục vụ học tập và thực hành môn Địa văn.

3


5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Việc nghiên cứu xây dựng phần mềm mô phỏng phục vụ công tác học
tập và thực hành môn Địa văn giúp cho sinh viên có điều kiện được thực hành
một cách trực quan sinh động, gần gũi với công việc thực tế sau khi ra trường
Ý nghĩa khoa học: Đề tài xây dựng phần mềm mô phỏng phục vụ công
tác học tập và thực hành sẽ giúp cho người học có cái nhìn tổng quan về công
việc thực hành môn Địa văn.
Ý nghĩa thực tiễn: Đối với sinh viên Khoa Hàng hải, kỹ năng thực hành
của sinh viên sau khi tốt nghiệp ra trường là một yêu cầu rất quan trọng. Nếu
kỹ năng này được trang bị tốt, đầy đủ, khoa học trong quá trình học tập, thì
học viên sau khi tốt nghiệp ra trường sẽ tiếp cận và thực hiện được ngay các
công việc kỹ thuật trên tàu biển, nhanh chóng đáp ứng yêu cầu ngành nghề,
góp phần tích cực đẩy mạnh sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất
nước.

4


CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TRẠNG CÔNG TÁC
HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH MÔN ĐỊA VĂN
1. Cơ sở lý luận trong công tác hướng dẫn thực hành môn Địa văn.

1.1. Vị trí, vai trò, đặc điểm của môn học Địa văn hàng hải
1.1.1.

Vị trí, vai trò của môn học Địa văn hàng hải trong

ngành Điều khiển tàu biển
Trong thời đại hiện nay, ngành hàng hải trên thế giới nói chung và ở nước
ta nói riêng đang phát triển rất mạnh mẽ nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao
về giao thông, vận tải đường thủy. Giao thông đường thủy không những đáp
ứng nhu cầu đi lại, vận chuyển hàng hóa mà còn góp phần quan trọng nhằm
phát triển giao lưu giữa các quốc gia, mang lại ngoại tệ cho đất nước.
Để đảm bảo quá trình vận tải được thuận lợi, an toàn hàng hải luôn là yếu
tố được đặt lên hàng đầu. Đóng góp vào việc duy trì an toàn hàng hải, môn
học Địa văn hàng cung cấp cho sinh viên ngành Điều khiển tàu biển những
kiến thức cơ bản và đầy đủ từ những hiều biết cơ bản về hình dạng, kích
thước trái đất, phép chiếu hải đồ, các hệ thống phao đèn và dấu hiệu, tới
những phương pháp xác định vị trí tàu, thao tác tuyến hành trình hay lập kế
hoạch chuyến đi.
Các nội dung thực hành của môn học Địa văn hàng hải đều được tiến hành
tại phòng thực hành Hải đồ, nơi cung cấp, rèn luyện cho sinh viên những kỹ
năng nghề nghiệp cần thiết cho công việc trên tàu sau này.

5


1.1.2.

Đặc điểm môn học, các yêu cầu khi học thực hành môn

Địa văn hàng hải trong chương trình đào tạo của trường Đại học

Hàng hải
Môn Địa văn hàng hải hiện tại được chia thành ba học phần: Địa văn hàng
hải I, Địa văn hàng hải II và Địa văn hàng hải III, trong đó:
Địa văn hàng hải I cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản về
hình dạng, kích thước trái đất, các hệ tọa độ, hệ trắc địa trên trái đất, cách xác
định phương hướng trên biển cũng như những hiểu biết về các phép chiếu hải
đồ, các hệ thống phao tiêu, và các ấn phẩm hàng hải
Địa văn hàng hải II tập trung cung cấp cho sinh viên các kiến thức về
các phương pháp xác định vị trí tàu.
Địa văn hàng hài III giới thiệu các phương pháp xác định vị trí tàu hiện
đại, cách sử dụng, tính toán thủy triều, các phương pháp dẫn tàu theo đường
đi có lợi và cách lập tuyến hành trình cho tàu.
Với những nội dung lý thuyết như trên, yêu cầu thực hành môn Địa văn Hàng
hải yêu cầu bám sát được nội dung học cũng như nắm bắt thành thạo các kỹ
năng nghề nghiệp thực tế công việc trên tàu để sinh viên có thể tự tin khi làm
việc trên tàu sau này. Yêu cầu thực hành môn “Địa văn hàng hải” đối với sinh
viên ngành Điều khiển tàu biển là phải sử dụng thành thạo các dụng cụ thao
tác hải đồ. Hiểu được phương pháp và thực hành đầy đủ cách tu chỉnh hải đồ
và ấn phẩm hàng hải. Nắm vững nội dung và cách sử dụng hải đồ, tài liệu ấn
phẩm hàng hải, nhận dạng được các loại, các hệ thông phao tiêu, lập được
tuyến hành trình cho tàu, sử dụng thành thạo lịch thủy triều Anh và Việt nam.
Dự tính được độ cao thủy triều và dòng triều các cảng và eo, kênh trên thế
giới. v.v.
Để phục vụ cho công tác hướng dẫn thực hành môn học, phòng thực
hành Hải đồ được trang bị nhiều dụng cụ, tài liêu, trang thiết bị như: Compa

6


đo, Compa chì, bút chì, thước vuông góc, thước song song, thông báo hàng

hải, các tài liệu, ấn phẩm hàng hải, hải đồ Anh, Việt nam, Úc, ....
2. Thực trạng giảng dạy, hướng dẫn thực hành tại phòng thực hành hải
đồ bộ môn hàng hải.
2.1. Các bài tập thực hành tại phòng thực hành hải đồ bộ môn hàng hải
Trên cơ sở các môn học Địa văn Hàng hải, sinh viên được hướng dẫn
thực hành các nội dung tương ứng với phần lý thuyết của môn học. Cụ thể,
khi thực hành tại phòng thực hành Hải đồ các sinh việc được thực hành các
nội dung chính sau:
+ Bài 1: Giới thiệu dụng cụ thao tác hải đồ
+ Bài 2: Hải đồ và mã kí hiệu hải đồ
+ Bài 3: Giới thiệu về các hệ thống, thiết bị báo hiệu hàng hải
+ Bài 4: Xác định vị trí một điểm trên hải đồ
+ Bài 5: Xác định vị trí, đo hướng và khoảng cách trên hải đồ
+ Bài 6: Thao tác tuyến hành hải dự tính
+ Bài 7: Thao tác tuyến hành trình và xác định vị trí tàu
+ Bài 8: Ấn phẩm hàng hải
+ Bài 9: Tu chỉnh hải đồ
+ Bài 10: Thao tác tuyến hành hải dự tính tổng hợp
+ Bài 11: Hàng hải cung vòng lớn
+ Bài 12: Sử dụng lịch thuỷ triều Anh để dự đoán thuỷ triều
+ Bài 13: Bài tập về thuỷ triều
+ Bài 14: Lập kế hoạch chuyến đi

7


2.2. Nhu cầu sử dụng phòng thực hành hải đồ trong mỗi năm học
Khảo sát tình hình sử dụng phòng thực hành hải đồ cho hai năm học
2012-2013 và 2013- 2014 theo bảng:
Bảng 1.1: Nhu cầu sử dụng phòng thực hành Hải đồ năm học 2012-2013,

2013-2014.
Năm học

Số nhóm

Số nhóm

Số ca

học phần

thực hành

thực hành

Địa văn hàng hải 2

07

28

140

Địa văn hảng hải 1

07

28

140

Địa văn hàng hải 3

07

28

140

Tổng

21

84

420

Địa văn hàng hải 2

7

28

140

2

5

25

Địa văn hàng hải 1

6

24

120

Địa văn hàng hải 3

6

24

120

Tổng

21

81

405

Học phần

2012-2013
Kỳ 1
Kỳ 2

2013-2014
Kỳ 1

Địa văn hàng hải 2
(Hệ cao đẳng)

Kỳ 2

Hiện nay, mỗi nhóm học phần thường bao gồm từ 60 - 65 sinh viên, vì
vậy thường được chia làm bốn nhóm thực hành với số lượng thường từ 15 17 sinh viên trên một nhóm. Theo chương trình đào tạo của trường, mỗi nhóm
thực hành môn Địa văn hàng hải kéo dài trong vòng 5 tuần, với mỗi ca thực
hành 2 tiết/tuần. Số liệu thống kê qua hai năm học trên (chưa kể các lớp thực
hành trong các đợt thực tập thủy thủ, thực tập sỹ quan, các lớp tại chức, liên
thông) có thể thấy nhu cầu sử dụng phòng thực hành hải đồ là rất lớn, trong

8


thời gian học chính của hai học kỳ trong năm học, gần như ngày nào cũng có
nhóm thực hành.
Ví dụ:
- Với năm học 2012-2013, thời gian học chính của năm là 30 tuần tương ứng
với 150 ngày (tính 5 ngày học/tuần), số lượt thực hành trong năm là 420
Vậy trung bình có 420/150 = 2,8 lượt thực hành/ngày.
- Với năm học 2013-2014 con số này là: 405/150 = 2,7 lượt/ ngày
Nhu cầu thực hành tại phòng thực hành Hải đồ cao cho thấy cơ sở vật chất
phòng thực hành cũng cần được đầu tư, bổ xung thường xuyên nếu không sẽ
nhanh chóng bị xuống cấp, hư hỏng.
2.3. Thực trạng cơ sở vật chất phòng thực hành hải đồ bộ môn hàng hải.

Để phục vụ cho việc thực hành của sinh viên, phòng thực hành hải đồ
được trang bị các dụng cụ, trang thiết bị như: Compa đo, Compa chì, bút chì,
thước vuông góc, thước song song, các tài liệu ấn phẩm hàng hải, hải đồ Anh,
Việt nam, Úc,....
Bảng 1.2: Bảng thống kê tài sản phòng hải đồ:
Tên vật tư dụng cụ

Đơn vị

Năm đưa vào sử dụng

Số lượng

Bàn đựng hải đồ

Cái

2008

1

Bàn Hải Đồ

Cái

2004

29

Thước Song Song

Cái

2004

30

Compa chì hàng hải

Cái

2004

15

Compa đo hàng hải

Cái

2004

15

Thước EKE hàng hải

Bộ

2004

20

Bảng fooc di động

Cái

2013

1

Giá sắt để đồ

Cái

2004

1

Bàn gỗ dán

Cái

2004

1

9


Tủ Hòa Phát

Cái

2008

1

Quạt trần

Cái

2008

4

Ghế gỗ
Cái
2008
Qua bảng kê tài sản phòng thực hành hải đồ trên có thể thấy rõ:

2

Hầu hết các dụng cụ, ấn phầm hàng hải sử dụng cho việc thực hành đều
được đưa vào sử dụng từ rất lâu (2003, 2004), với tần xuất sử dụng lớn và ý
thực sử dụng của một số sinh viên còn chưa cao, nên thực tế nhiều dụng cụ bị
hư hỏng, nhiều chức năng của các dụng cụ không còn như tình trạng ban đầu.
Hình 1.1: Thước song song tình trạng tốt

Hình 1.2: Thước song song đã bị mờ hết các vạch

10

Hình 1.3: Compa tiêu chuẩn

Hình 1.4: Compa hiện dùng

11


Hình 1.5 Hải đồ đã cũ và hư hỏng

Các dụng cụ, tài liệu phòng thực hành còn thiếu, chưa đáp ứng đủ nhu
cầu thực hành, một số dụng cụ được bổ sung thay thế nhưng chưa đúng chủng
loại, nhiều hải đồ không đồng bộ.
Qua thống kê trên có thể thấy thực trạng cơ sở vật chất chưa đáp ứng đầy
đủ nhu cầu của công tác hướng dẫn thực hành, chất lượng thực hành vì vậy
chưa cao, nhiều nội dung thực hành sinh viên chỉ được giới thiệu mà không
được thực hành do thiếu dụng cụ, hải đồ hay ấn phẩm. Việc bổ xung cơ sở vật
chất phòng thực hành hải đồ là một yêu cầu tất yếu nhằm nâng cao chất lượng
giảng dạy thực hành.

12


2.4. Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng thực hành.
Qua khảo sát, tìm hiểu và đánh giá, các sinh viên sau khi tốt nghiệp về
các đơn vị công tác còn nhiều lúng túng, không ít các sinh viên còn mất khá
nhiều thời gian làm quen, học hỏi lại để thực hiện các công việc liên quan đến
thao tác hải đồ, sử dụng các ẩn phẩm hàng hải, hay xác định vị trí tàu bằng địa
văn… Điều này chứng tỏ kỹ năng thực hành của sinh viên khi còn trên ghế

nhà trường còn thiếu. Điều này có thể do nhiều nguyên nhân:
Dụng cụ, tài liệu, ấn phẩm sử dụng trên phòng thực hành còn thiếu nhiều
về số lượng, kém về chất lượng, chưa đúng chủng loại yêu cầu, dẫn đến nhiều
nội dung, kỹ năng thực hành không được hướng dẫn cụ thể, nhiều kỹ năng chỉ
được giới thiệu, thời gian thao tác của sinh viên cũng lâu hơn, thiếu chính xác.
Ý thức học tập của một bộ phận sinh viên chưa cao, nhiều sinh viên chưa
thực sự thấy được tầm quan trọng của công tác thực hành, vì vậy hay lơ là
không tập trung nghe giảng hay thực hiện các yêu cầu của giáo viên hướng
dẫn.
Việc bố trí thời gian thực hành chưa hợp lý, nhiều nhóm được bố trí thực
hành khi nội dung lý thuyết của phần thực hành còn chưa được dạy.
Phương pháp giảng dạy hướng dẫn thực hành chưa thực sự thống nhất,
phù hợp và hiệu quả. Đa số giáo viên khi tham gia giảng dạy hướng dẫn thực
hành đều theo phương pháp trực quan và hướng dẫn bằng kinh nghiệm thực
tiễn là chính, chưa thống nhất được các quy trình hướng dẫn cụ thể dùng
chung cho các giáo viên, kết quả là học viên nắm bắt và triển khai vấn đề
không thống nhất, có nội dung trừu tượng, hiệu quả kém. Đây chính là
nguyên nhân chính và cũng là đòi hỏi khách quan để đổi mới quy trình hướng
dẫn thực hành.

13


2.5. Yêu cầu khách quan phải đổi mới quy trình hướng dẫn thực hành,
nâng cao chất lượng thực hành và các tồn tại cần giải quyết.
Từ phân tích về các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng giảng dạy thực
hành cho thấy: việc tăng cường đầu tư cơ sở vật chất, việc đổi mới, thống nhất
về quan điểm, phương pháp, quy trình giảng dạy trong hướng dẫn thực hành
tại phòng thực hành Hải đồ là tất yếu.
Đây là một yêu cầu của thực tế, nhằm trang bị những kỹ năng nghề

nghiệp cần thiết cho sinh viên, giúp sinh viên ra trường nhanh chóng làm
quen và hoàn thành tốt công việc trên tàu.
Việc đổi mới các quy trình về hướng dẫn thực hành sẽ thống nhất trong
toàn bộ giáo viên hướng dẫn, trợ giảng về quy cách, thời gian, thời lượng và
tiêu chí đánh giá chất lượng thực hành của sinh viên, đảm bảo quyền lợi và sự
bình đẳng được học thực hành cho sinh viên đồng thời là yếu tố khách quan
phát huy ý thức trách nhiệm, lòng đam mê nghề nghiệp, đồng thời cũng là để
kiểm nghiệm chất lượng cán bộ giảng dạy, hướng dẫn thự hành.
Trong bối cảnh chất lượng giảng dạy và hướng dẫn thực hành của nhà
trường nói chung chưa cao, việc đổi mới về phương pháp, tăng cường ứng
dụng công nghệ thông tin, áp dụng và sử dụng các công nghệ, máy móc tiên
tiến cũng là một biện pháp và yêu cầu bắt buộc để nâng cao chất lượng giảng
dạy hiện nay.
Vận dụng các quy trình mới trong hướng dẫn thực hành sẽ tạo sự chính
xác, chắc chắn trong các thao tác, từ đó tránh nhàm chán và gây hứng thú cho
người học trong học tập.
Tăng cường ứng dụng công nghệ thông tin vào trong giảng dạy, ứng
dụng các phần mềm mới, chuyên dụng vào công tác hướng dẫn thực hành, sử
dụng các phương pháp giảng dạy kết hợp sử dụng trình chiếu trực quan, dễ
tiếp cận và chi phí thấp.

14


Ngoài việc đổi mới quy trình trong hướng dẫn thực hành gắn liền với
thực tế công việc chúng ta cần phải xây dựng các phần mềm mô phỏng để
phục vụ học tập và thực hành của sinh viên được phong phú và sinh động
bám sát được nhu cầu thực tế công việc.
Với điều kiện còn hạn chế về cơ sở vật chất của phòng thực hành, việc
xây dựng các phần mềm mô phỏng là hết sức cần thiết, đây là công cụ thiết bị

phụ trợ với tính trực quan cao để cải thiện việc dạy và học thực hành cho
phòng thực hành Hải đồ.
Tác giả muốn xây dựng phần mềm mô phỏng màn hình RADAR với đầy
đủ các chức năng để sinh viên có điều kiện khai thác sử dụng kết hợp với hải
đồ đi biển giúp sinh viên có thể nhận dạng được mục tiêu và xác định được vị
trí tàu cũng như giải được các bài toán liên quan.

15


CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÂY DỰNG
PHẦN MỀM MÔ PHỎNG PHỤC VỤ CÔNG TÁC HỌC TẬP VÀ
THỰC HÀNH MÔN ĐỊA VĂN
1. Giới thiệu về RADAR hàng hải.
1.1.

Lý thuyết về RADAR.

RADAR là phương tiện vô tuyến điện dùng để phát hiện và xác định vị trí
của mục tiêu so với trạm radar. Vì vậy RADAR được sử dụng rộng rãi trong
cả lĩnh vực quân sự và giao thông. Đặc biệt là ngành đường biển và đường
không.
Thuật ngữ RADAR là viết tắc của Radio Detection And Ranging, tức là
dùng sóng vô tuyến để xác định phương vị và khoảng cách tới mục tiêu .
Dù các nguyên lý cơ bản của radar được các nhà khoa học Anh và Mỹ phát
hiện đầu tiên trong chiến tranh thế giới thứ hai, việc dùng tín hiệu dội như là
một thiết bị hàng hải không phải là một phát minh mới .
Trước khi có RADAR, khi hành hải trong sương mù ở gần bờ biển gồ ghề,
tàu thuyền có thể thổi một hồi còi, bắn một phát súng, hoặc gõ chuông .
Khoảng thời gian từ khi phát tín hiệu âm thanh đến khi nhận được tín hiệu

phản hồi sẽ chỉ ra khoảng cách từ tàu tới bờ biển hoặc vách đá, đồng thời
hướng nghe được tín hiệu dội về cũng cho biết góc phương vị tương đối (góc
mạn) của bờ biển so với tàu.
Từ khi ra đời đến nay, radar không ngừng được cải tiến, ngày càng được
hoàn thiện. Cùng sự phát triển của các ngành khoa học, được ứng dụng thành
tựu về tự động hóa, kỹ thuật điện, cùng với sự phát triển về vô tuyến điện tử;
tính năng kỹ thuật, khai thác và hoạt động của RADAR được nâng cao không
ngừng. Đến nay với tính ưu việt của nó, tất cả các loại tàu hàng hải trên biển
đều trang bị radar. RADAR đã càng ngày càng ngày đi sâu phục vụ đời sống.

16


Với cán bộ hàng hải, để dẫn tàu an toàn cần phải biết chính xác vị trí tàu
của mình và sự chuyển động tương quan với các mục tiêu trên biển. RADAR
sẵn sàng cung cấp những thông tin trên một cách chính xác và nhanh
chóngtrong khoảng thời gian rất ngắn để tránh va, xác định vị trí tàu … Từ
những vấn đề quan trọng đó, RADAR đã trở thành phương tiện dẫn đường
chủ yếu và đảm bảo an toàn cho tàu khi hành hải. Đặc biệt là khi hành hải ở
nơi có mật độ tàu thuyền lớn, hành hải ven bờ, trong sương mù, trong băng,
trong đêm tối, khi tầm nhìn xa bị hạn chế…
Đặc biệt loại RADAR phát xung được sử dụng hầu hết trên các tàu biển
Nguyên lý hoạt động của RADAR
1.1.1. Nguyên lý chung của RADAR.
Để đo khoảng cách, RADAR xung sử dụng nguyên lý như sau: dùng sóng
điện từ siêu cao tần (sóng radio) phát vào không gian dưới dạng xung radio và
thu lại sóng phản xạ từ mục tiêu trở về.
Công thức tính:
D=

C *t
2

trong đó: - D: khoảng cách từ radar đến mục tiêu
- C: tốc độ truyền sóng (3*108 m/s)
- t: thời gian truyền sóng (đi và phản xạ trở về)
Tính chất của sóng radio:
-

Lan truyền trong không gian theo đường thẳng.

-

Tốc độ lan truyền không đổi: C = 3*108 m/s

-

Mang năng lượng lớn, gặp mục tiêu sẽ phản xạ trở về.

17


Khối
đồng bộ

Máy phát
Khối
chuyển mạch

Khối

chỉ báo

Anten

Máy thu

Hình 2.1. Mơ tả ngun lý chung của radar theo sơ đồ khối.
Diễn giải: máy phát tạo ra 1 xung điện từ siêu cao tần, qua chuyển mạch, tới
anten, bức xạ vào khơng gian. Xung radio gặp mục tiêu phản xạ trở
về, qua mạch vào máy thu, qua bộ khuếch đại và sửa đổi tín hiệu
cho ta tín hiệu quan sát được trên màn hình.
1.1.2. Ngun lý RADAR xung.
RADAR được trang bị cho ngành hàng hải, hàng khơng là loại dùng
ngun lý radar xung. Radar có nhiệm vụ phát hiện và xác định tọa độ mục
tiêu so với trạm RADAR. trong hàng hải, tọa độ xác định bằng hệ tọa độ cực
thơng qua khoảng cách và góc.
Xung điện: Là đại lượng biến thiên nhanh theo 1 qui luật nhất định (chu
kỳ nhất định), nó được đặc trưng bởi tần số f và bước sóng λ.
Cơng thức: f =

C
λ

Hiện nay xung điện dùng trong radar có các loại
sau:
-

Xung nhọn

-

Xung răng cưa

-

Xung vng

18


-

Xung siêu cao tần (xung radio)

Các đặc trưng của xung radio bức xạ vào không gian đi thám sát mục tiêu:
-

Chiều dài xung: τx

-

Chu kỳ lập xung: Tx

Thông thường hiện nay:
-

τx = 0.01 ÷ 3 µs

-

Tx = 1000 ÷ 4000 µs

Ta nhận thấy rằng τx << Tx nên cũng có thể coi Tx là khoảng cách giữa 2
xung. Với xung radio hiện nay thường sử dụng tần số f = 9400 Mhz (λ = 3.2
cm).
Nguyên lý phát xung trong radar xung:
Radar phát 1 xung radio trong thời gian τx thám sát mục tiêu, sau đó chờ
xung phản xạ trở về mới phát xung tiếp theo theo một chu kỳ nhất định là T x.
Radar phát sóng hướng nào sẽ thu sóng phản xạ trên hướng đó.
Do τx << Tx nên cũng có thể coi T x là thời gian thu xung. Tín hiệu phản xạ
từ mục tiêu trở về, qua anten, vào chuyển mạch rồi vào máy thu, khuếch đại,
sửa đổi thành tín hiệu điện, đưa sang bộ chỉ báo thành tín hiệu ánh sáng trông
thấy được trên mặt chỉ báo ở vị trí tương ứng với vị trí ngoài thực địa.
Để cho máy phát, máy thu và máy chỉ báo hoạt động đồng bộ với nhau,
người ta tạo ra các xung chỉ thị từ khối đồng bộ điều khiển toàn trạm radar.
Để anten có thể dùng chung cho cả bộ phát và bộ thu, người ta tạo ra bộ
chuyển mạch anten tách máy phát và máy thu phù hợp lúc phát và lúc thu:
-

Ngắt máy thu khi máy phát hoạt động (phát sóng), chống công suất
lớn phá hỏng máy thu.

-

Ngắt máy phát khi máy thu hoạt động (thu sóng), đảm bảo công suất
đủ lớn để thể hiện thành tín hiệu mục tiêu.

19