NGHIÊN cứu ỨNG DỤNG điện tự TRONG hệ THỐNG lái tự ĐỘNG TRÊN tàu THỦY

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐIỆN TỰ TRONG
HỆ THỐNG LÁI TỰ ĐỘNG TRÊN TÀU THỦY.

Cán bộ hướng dẫn

:Ths. Hà Quang Thanh

Sinh viên thực hiện : Trần Trung Kiên
Lớp

: Điện tử 6 –K5.

Hà Nội – Năm 2014.


Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện tử

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Họ và tên

: Trần Trung Kiên

Lớp

: ĐT6

Khoá

: 5

Ngành

: Điện tử – Viễn thông

TÊN ĐỀ TÀI: "Nghiên cứu ứng dụng điện tử trong hệ thống lái tự động trên
tàu thủy”
NỘI DUNG ĐỒ ÁN :
Gồm 4 chương
Chương 1: Tổng quan về hệ thống
Chương 2: La bàn điện tử
Chương 3: Phương pháp kết nối, ghép nối
Chương 4: Kết luận
Ngày giao đề tài: 17/03/2014
Ngày nộp đồ án: 08/05/2014
Hà Nội , ngày 3 tháng

SVTH: Trần Trung Kiên

2

5 năm 2014

GVHD: TH.S Hà Quang Thanh

Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện tử

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
Hà Nội , ngày

tháng

năm 2014

Giáo viên hướng dẫn

SVTH: Trần Trung Kiên

3

GVHD: TH.S Hà Quang Thanh


Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện tử

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................

.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
Ngày

tháng

năm 2014

Giáo viên phản biện

SVTH: Trần Trung Kiên

4

GVHD: TH.S Hà Quang Thanh


Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện tử

MỤC LỤC

SVTH: Trần Trung Kiên

5

GVHD: TH.S Hà Quang Thanh

Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện tử

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan nội dung của đồ án này không phải là bản sao chép
của bất cứ đồ án hay công trình đã có từ trước. Nếu sai với những gì đã cam
đoan tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Tác giả đồ án: Trần Trung Kiên
Lớp: ĐT6-k5
Trường: Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Hà Nội, ngày 3 tháng 5 năm 2014
Chữ kí
Kiên
Trần Trung Kiên

SVTH: Trần Trung Kiên

6

GVHD: TH.S Hà Quang Thanh


Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện tử

LỜI CẢM ƠN.
Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy: HÀ QUANG
THANH. trong quá trình học tập thầy đã chỉ bảo và hướng dẫn tận tình cho

em những kiến thức lý thuyết, cũng như các kỹ năng, cách giải quyết vấn đề,
đặt câu hỏi. Thầy luôn là người truyền động lực trong em, giúp em hoàn thành
tốt giai đoạn thực tập tốt nghiệp.
Chân thành cảm ơn đến các bạn trong nhóm thực tập đã hỗ trợ để mình có
thể hoàn thành tốt công việc được giao.
Em xin chân thành biết ơn sự tận tình dạy dỗ của tất cả các quý thầy cô
KHOA ĐIỆN TỬ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Hà Nội, Tháng 5, Năm 2014
Sinh viên
Trần Trung Kiên

SVTH: Trần Trung Kiên

7

GVHD: TH.S Hà Quang Thanh


Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện tử

Chú thích: Một số thuật ngữ viết tắt cần nhớ
-

AOR-West: khu vực đại tây dương- tây
AOR-East: khu vực đai tây dương- đông
Buzzer: Còi tàu
Command Window: Cửa sổ lệnh
D-GPS: Hệ thống định vị vi sai

DNID: Bấm số định danh
EIRP: Năng lượng bức xạ
GMDSS: Hệ thống an toàn và cứu nạn hang hải
HSD: Dịch vụ dữ liệu tốc độ cao
IOR: khu vực ấn độ dương
Junction: Chức năng
LES (Land Earth Station): trạm trung gian
MES (Mobile Earth Station): trạm di động mặt đất
NCS (Network Coordination Station): trạm điều phối mạng
OCC (Operation Control Center): trung tâm kiểm soát hoạt động
POR: khu vực thái bình dương
Position: Vị trí
Protocol: Giao thức
PSTN: Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng
PWR: Power
SCC (Satellite Control Center): vệ tinh điều khiển trung tâm
Setup: Cài đặt, thiết lập
SW: Switch
Standard: Tiêu chuẩn
Status: Tình trạng

SVTH: Trần Trung Kiên

8

GVHD: TH.S Hà Quang Thanh


Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện tử

CHƯƠNG I : Tổng quan về hệ thống.
Trong thời đại ngày nay, ngành vận tải biển đang có xu hướng phát triển
trên khắp các châu lục, đi liền với đó là sự an toàn của các chuyến hang, các
tàu đánh cá… về cả mặt yếu tố tự nhiên (thời tiết, đá ngầm…) và con người
(cướp biển…). Vì vậy, các tàu hiện đại ngày nay cần có một hệ thống định
hướng cao, chính xác, hệ thống lái tự động (bao gồm cả máy lái tự động và hệ
thống định vị, truyền tín hiệu qua vệ tinh – Inmarsat) đã ra đời với vai trò là
một phần ko thể thiếu của mỗi tàu cỡ vừa và cỡ lớn trong hàng hải.
1. Hệ thống Inmarsat
Inmarsat được sáng lập vào năm 1979 để phục vụ cho những người đi
biển, với mục đích theo dõi quản lý tầu thuyền và cung cấp các ứng dụng ứng
cứu và tiêu khiển ngoài khơi qua vệ tinh. Là hệ thông hoạt động dựa trên các
vệ tinh địa tĩnh hoạt động trên dải tần 1,5- 1,6 Mhz (băng L ) cung cấp cho
các tàu có lắp đặt trạm đài tàu vệ tinh một phương tiện báo động và gọi cấp
cứu. Nó có khả năng thông tin 2 chiều bằng các phương thức thoại và telex.
Ngoài ra các vệ tinh INMARSAT còn được sử dụng như một phương tiện
chính để thông báo các bức điện an toàn Hàng hải MSI ( Martime safety
Information) cho các vùng không được phủ sóng bởi dịch vụ NAVTEX.
Các dịch vụ mang tính thương mại bắt đầu vào năm 1982, và kể từ đó,
một loạt các dịch vụ phân phối của Inmarsat đã bành trướng nhằm thâu tóm
các khu vực thị trường trên đất liền và hàng không. Đến những năm đầu của
thập kỷ 90, Inmarsat có 64 nước thành viên. Vào tháng 4 năm 1999, Inmarsat
trở thành một công ty trách nhiệm hữu hạn có trụ sở chính đặt tại Luân Đôn.
Hệ thống Inmarsat bao gồm ba thành phần cơ bản sau:
- Phần không gian Inmarsat, là phần bao gồm các vệ tinh địa tĩnh
được bố trí trên vùng Đại Tây Dương (Đông (AOR-E ) và Tây (AOR-W)),
Thái Bình Dương (POR) và Ấn Độ Dương (IOR).
SVTH: Trần Trung Kiên

9

GVHD: TH.S Hà Quang Thanh


Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện tử

- Các trạm trung gian (LES), là các trạm được các nhà điều hành viễn
thông sở hữu và tạo ra các kết nối tới hạ tầng cơ sở mạng mặt đất. Gần đây,
có khoảng 40 trạm đất liền mặt đất bố trí xuyên suốt thế giới với ít nhất là một
trạm trong mỗi vùng bao vệ tinh.
- Các trạm mặt đất di động (MES), là các trạm đem lại cho người sử
dụng khả năng giao tiếp qua vệ tinh.

Hình 1.1: Hệ thống Inmarsat.(tríchInmarsat C mobile earth station – nera c)
Chức năng
Hệ thống điều khiển trung tâm

Được đặt ở London và điều khiển

(OCC)

hệ thống suốt 24 h.

Hệ thống vệ tinh trung tâm (SCC)

Điều khiển và vận hành vệ tinh của

Mạng lưới phối hợp trung

Inmarsat.
Điều khiển sự giao tiếp giữa vệ tinh

tâm(NCS).
Trạm trung gian (LES).

với LES.
Điều khiển sự trao đổi thông tin

Trạm di động (MES).

giữa các MES với nhau qua vệ tinh.
Là các tàu thủy được cài đặt hệ thống.

Bảng 1.1: Chức năng các thiết bị trong hệ thống

SVTH: Trần Trung Kiên

10

GVHD: TH.S Hà Quang Thanh


Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện tử

Inmarsat bắt đầu phân phối dịch vụ bằng việc thuê dung lượng của vệ
tinh gồm ba phi thuyền không gian MARI-SAT được Tổng công ty Comsat
General cung cấp định vị lần lượt tại 72,5o Đông, 176,5o Đông, và 106,5o Tây.
Giữa những năm 1990 và 1992, Inmarsat phóng bốn trong số các vệ
tinh Inmarsat-2 của chính mình. Chúng có một sức chứa bằng khoảng 250
mạch Inmarsat-A, gấp khoảng 3 đến 4 lần dung lượng của các vệ tinh đã
phóng trước kia. Các vệ tinh có một lượng tải tin bao gồm hai bộ tách sóng hỗ
trợ khoảng không tới các liên kết di động trong các băng tần L/S (1,6 GHz
cho liên kết uplink, 1,5 GHz cho liên kết downlink) và các liên kết Không
gian - Trái đất trong các dải băng tần C/S (6,4 GHz cho liên kết uplink, 3,6
GHz cho liên kết downlink). Các vệ tinh có một khối lượng khi phóng là 1300
Kg, và sẽ giảm xuống còn 700 Kg khi nằm trên quỹ đạo. Các vệ tinh phát các
chùm sóng phủ toàn cầu với một công suất bức xạ đẳng hướng hiệu dụng là
39 dBW ở băng thông L.
Giai đoạn tiếp theo trong quá trình phát triển của phần không gian là
giai đoạn cùng với việc phóng các vệ tinh Inmarsat-3. Điều đáng chú ý là các
vệ tinh này tuyển dụng công nghệ chùm điểm để tăng EIRP và các khả năng
sử dụng lặp tần. Mỗi vệ tinh Inmarsat-3 có một chùm phủ sóng toàn cầu cộng
với 5 chùm điểm. Các vệ tinh cho ra một EIRP chùm điểm lên tới 48 dBW,
gấp 8 lần công suất của các chùm phủ sóng toàn cầu thuộc Inmarsat-2. Băng
thông và công suất có thể được phân phối một cách năng động giữa các chùm
tia nhằm tối ưu hoá độ bao phủ theo nhu cầu. Điều này tạo ra một dấu hiệu
đầy ý nghĩa cho các loại hình dịch vụ mà Inmarsat giờ đây có thể cho ra mắt
và cũng như cho các thiết bị mà có thể sử dụng để truy nhập mạng. Bên cạnh
lượng tải tin truyền thông, các vệ tinh Inmarsat-3 cũng mang một tải lượng
thông tin hàng hải để nâng cao các hệ thống hàng hải qua vệ tinh thuộc GPS
và GLONASS.

SVTH: Trần Trung Kiên

11

GVHD: TH.S Hà Quang Thanh


Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện tử

Hiện tại, Inmarsat tuyển dụng bốn vệ tinh điều hành thuộc Inmarsat-3
và sáu vệ tinh dự phòng, tất cả bao gồm ba vệ tinh Inmarsat-3 và ba vệ tinh
Inmarsat-2. Ba vệ tinh Inmarsat nữa đang được đưa ra để mời thuê dung
lượng.
Vùng

Thuộc vận hành

Dự phòng

AOR-W

INMARSAT-3

INMARSAT-2

F4 (54o W)

F2

(98o W)

INMARSAT-3 F2 (15.5o W)

AOR-E

INMARSAT-3 F5 (25o E)

INMARSAT-3
F2 (15.5o W)

IOR

INMARSAT-3 F4 (54o W)
INMARSAT-2 F3 (65o E)

INMARSAT-3
F1 (64o E)

POR

INMARSAT-3
F3 (178o E)

INMARSAT-2

F1

(179o E)

Bảng 1.2: Cấu hình vệ tinh Inmarsat

Độ bao phủ trên toàn thế giới do tổ chức Inmarsat cung cấp
được mô tả trong hình 1.2

SVTH: Trần Trung Kiên

12

GVHD: TH.S Hà Quang Thanh


Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện tử

2. Các dịch vụ của Inmarsat
Hàng hải và điện thoại di động đất liền: Inmarsat cung cấp một dải
rộng lớn các dịch vụ qua một trong những hệ thống của Inmarsat.
Vào năm 1982, Inmarsat-A là một hệ thống đầu tiên được góp mặt vào
loại hình dịch vụ dưới thương hiệu có tên STANDARD-A. Các thiết bị đầu
cuối có kích cỡ khoảng một hoặc hai chiếc valy, tuỳ thuộc vào nhà sản xuất,
và nặng khoảng 20 Kg đến 50 Kg. Thiết bị đầu cuối này hoạt động với một
chiếc ăngten parabol có đường kính khoảng 1m với một công suất EIRP là
-36dBW và một mức nhiệt G/T là -4 dBK-1. Về tính sẵn có của vệ tinh và
LES, thông thường, người sử dụng có thể lựa chọn tuyến để thiết lập cuộc
gọi. Các dịch vụ thoại Inmarsat-A chiếm băng thông từ 300 đến 3000 Hz qua
việc sử dụng một kênh đơn lẻ　(SCPC/FM). Người ta sử dụng các kỹ thuật
về hoạt hoá âm thoại và về chỉ định nhu cầu để tăng hiệu suất của nguồn vệ
tinh. Điều chế BPSK được sử dụng cho　việc truyền dữ liệu với tốc độ lên tới
19,2 Kbit/s, và cho các dịch vụ truyền fax với tốc độ 14,4 Kbit/s. Tốc độ
truyền dữ liệu cũng có thể lên đến 64 Kbit/s sử dụng điều chế khoá dịch pha

lệch 90o (QPSK). Một thiết bị kết cuối đòi hỏi phải có một kênh để thiết lập
cuộc gọi bằng việc phát một tín hiệu điều chế 4,8 Kbit/s theo BPSK sử dụng
thủ tục ALOHA. Inmarsat-A hoạt động trong băng tần truyền phát từ 1636
đến 51645 MHz và trong dải băng tần thu nhận từ 1535 đến 1543,5 MHz. Các
kênh thoại hoạt động với một khoảng cách tần số là 50 KHz, trong khi các
kênh dữ liệu lại được tách biệt một khoảng 25 KHz.

SVTH: Trần Trung Kiên

13

GVHD: TH.S Hà Quang Thanh


Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện tử

Hình 1.2: Độ bao phủ của inmarsat C

SVTH: Trần Trung Kiên

14

GVHD: TH.S Hà Quang Thanh


Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Dịch vụ

Khoa Điện tử

Âm thanh

A
Đã có

B
Đã có

Hệ thống Inmarsat
C
M
Không có
Đã có

FAX

Đã có

Đã có

Chỉ gửi văn

M nhỏ
Đã có

Đã có

Đã có

Không có

Không có

bản đến PSTN
cho tàu hướng
Telex

Đã có

Đã có

về bờ
Đã có

Giao tiếp

Đã có

Đã có

Đã có (DNID)

Đã có

Đã có

dữ liệu

Giao tiếp

Đã có

Đã có

Không có

Không có

Không có

HSD

Bảng 1.3 : Các thiết bị của hệ thống Inmarsat.
Inmarsat-B được hiện diện trong loại hình dịch vụ vào năm 1993, thực
chất để cung cấp một phiên bản kỹ thuật số cho dịch vụ thoại thuộc InmarsatA. Hệ thống này kết hợp hoạt hoá âm thoại với điều khiển nguồn điện tích
cực để giảm thiểu các yêu cầu về EIRP qua vệ tinh. Các thiết bị đầu cuối hoạt
động với công suất 33,29 hoặc 25 dBW với một mức nhiệt G/T là -4 dBK -1.
Thoại được tạo ra với tốc độ bít 16 Kbit/s bằng việc sử dụng phương pháp mã
hoá tiên đoán tương thích (APC), mã mà sau đó được mã hoá bằng mã chập
3/4 mức tốc độ, làm tăng tốc độ kênh lên tới 24 Kbit/s. Tín hiệu được điều
chế qua offset-QPSK. Dữ liệu được truyền đi với tốc độ từ 2,4 đến 9,6 Kbit/s,
trong khi fax lên tới 9,6 Kbit/s qua điều chế offset-QPSK. Các dịch vụ dữ liệu
tốc độ cao (HSD) thuộc Inmarsat-B cho ra các truyền thông số tốc độ 64
Kbit/s tới những người sử dụng trên biển và đất liền, và cho ra khả năng kết
nối tới các mạng ISDN qua một LES đấu nối phù hợp. Một thiết bị kết cuối
đòi hỏi phải có một kênh để thiết lập một cuộc gọi bằng việc phát đi một tín
SVTH: Trần Trung Kiên

15

GVHD: TH.S Hà Quang Thanh


Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện tử

hiệu điều chế qua offset-QPSK có tốc độ 34 Kbit/s bằng thủ tục ALOHA. Các
kênh được ấn định việc sử dụng một kênh BPSK TDM. Inmarsat-B hoạt động
trên băng tần truyền phát là 1626,5 đến 1646,5 MHz và băng tần thu nhận là
1525 đến 1545 MHz.
Các thiết bị kết cuối INMARSAT-C cung cấp các dịch vụ có tốc độ dữ
liệu thấp với tốc độ thông tin là 600 bit/s. Loại mã chập bán mức tốc độ, với
độ dài ràng buộc là 7, tạo ra tốc độ truyền là 1200 bit/s. Các tín hiệu được
truyền đi bằng phương pháp điều chế BPSK, trong một dải băng thông là 2,5
KHz. Các kết cuối là các thiết bị có kích thước và trọng lượng nhỏ. Phần lớn
các thiết bị này hoạt động với một ăngten vô hướng. Các thiết bị đầu cuối
hoạt động với một mức nhiệt G/T là -23dBK -1 và một công suất EIRP xê dịch
từ 11 đến 16 dBW. Kênh yêu cầu hồi tiếp sử dụng các tính hiệu được điều chế
theo ALOHA BPSK với tốc độ 600 bit/s. Các kênh được gán cho việc sử
dụng một tín hiệu điều chế theo TDM BPSK. Hệ thống này cung cấp các dịch
vụ dữ liệu và tin nhắn và truyền tiếp theo hai đường, và các dịch vụ báo cáo
dữ liệu, báo cáo định vị và quảng bá cuộc gọi nhóm nâng cao (EGC). EGC
cho phép hai loại hình quảng bá được truyền phát: đó là SafetyNET, thực hiện
việc truyền phát thông tin bảo an hàng hải; nhóm FleetNet, cho phép các
thông tin thương mại được gửi đi tới một nhóm người sử dụng cụ thể. Các
thiết bị kết cuối có thể gắn vào các phương tiện giao thông hoặc các tàu
thuyền trên biển, đồng thời các thiết bị kết cuối hình dạng như chiếc cặp tài

liệu cũng hiện diện phong phú. INMARSAT-C, bằng cách tăng mỗi dải tần
lên 5 KHz, hoạt động trong băng tần truyền phát từ 1626,5 MHz đến 1645,5
MHz và băng tần thu nhận từ 1530 MHz đến 1545 MHz.
Xuất phát từ nhu cầu đòi hỏi về một chiếc điện thoại di động cá nhân
cầm tay kết nối qua vệ tinh đầu tiên, vào tháng 12 năm 1992, người ta đã tung
ra thị trường dịch vụ thương mại, hệ thống INMARSAT-M. Hệ thống này
cung cấp loại hình điện thoại với tốc độ 4,8 kbit/s bằng việc sử dụng loại mã

SVTH: Trần Trung Kiên

16

GVHD: TH.S Hà Quang Thanh


Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện tử

kích thích đa băng tần cải tiến (IMBE), loại mã mà sau khi được mã hoá bằng
mã chập 3/4 tỉ mức tốc độ, sẽ tăng một tốc độ truyền là 8 Kbit/s. Ngoài ra, các
dịch vụ dữ liệu và chuyển fax tốc độ 2,4 Kbit/s (1,2-2,4 Kbit/s) cũng được
xuất chúng. INMARSAT-M hoạt động trong lĩnh vực hàng hải và loại hình di
động trên đất liền. Các thiết bị kết cuối phục vụ ngành hàng hải hoạt động
trên công suất EIRP thuộc một trong hoặc tất cả hai giá trị 27 dBW hoặc 21
dBW và với một mức nhiệt G/T là -12 dBK -1. Kênh yêu cầu hồi tiếp sử dụng
các tín hiệu điều chế theo slotted-ALOHA BPSK với tốc độ 3 Kbit/s. Các
kênh được gán cho việc sử dụng một tín hiệu điều chế theo TDM BPSK. Vệ
tinh hàng hải INMARSAT-M hoạt động trong các băng tần truyền phát từ
1626,5 MHz đến 1646,5 MHz và các băng tần thu nhận từ 1525 MHz đến

1545 MHz, với khoảng cách kênh là 10 KHz. Phiên bản di động trên đất liền
hoạt động trên băng thông truyền phát là 1626,5-1660,5 MHz và băng tần thu
nhận là 1525 đến 1559 MHz, với khoảng cách kênh cũng là 10 KHz.
Thiết bị kết cuối INMARSAT-M khai thác năng lượng chùm điểm của
các vệ tinh INMARSAT-3 để cho ra đời các dịch vụ loại M, song sử dụng các
thiết bị kết cuối nhỏ gọn hơn so với của INMARSAT-M. Các kết cuối là
những thiết bị thu gọn và có kích cỡ nhỏ, khoảng bằng kích thước của chiếc
máy tính laptop, trọng lượng dưới 5Kg. Các phiên bản dành cho hàng hải và
các phương tiện giao thông cũng hiện diện rất phong phú, cũng như các phiên
bản cho điện thoại vùng nông thôn, chỉ cần một chiếc đĩa 80 cm.
Các hệ thống khác do Inmarsat cho ra mắt gồm có INMARSAT-D+, hệ
thống được sử dụng để lưu trữ và hiển thị các tin nhắn có số ký tự chữ và số lên
đến 128. Các ứng dụng nổi trội bao gồm các nhắn tin cá nhân, điều khiển giám sát
và yêu cầu dữ liệu (SCADA), cũng như quảng bá điểm-đa điểm. Thông qua vệ
tinh Inmarsat, hệ thống INMARSAT-E được sử dụng để cung cấp các dịch vụ
cảnh báo và giải trí thư giãn cho lĩnh vực hàng hải trên toàn cầu.

SVTH: Trần Trung Kiên

17

GVHD: TH.S Hà Quang Thanh


Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện tử

Hàng không Inmarsat cung cấp một loạt các dịch vụ thuộc lĩnh vực
hàng không có xấp xỉ 2000 phi cơ mà hiện tại đang được lắp ráp bởi các kết

cuối không gian. Cũng như các vùng di động và hàng hải, các kết cuối hàng
không hiện diện trong một loạt các loại hình kết cuối được tung ra phục vụ
các nhu cầu của từng thị trường riêng biệt. Dựa theo tính tương đương của di
động đất liền, hệ thống MIMI-AERO nhằm vào những người sử dụng phi cơ
loại nhỏ và tạo nên một kênh đơn lẻ cho truyền fax và các cuộc gọi điện thoại.
Hệ thống AERO-C là thực thể tương đương mang tính dịch vụ hàng
không của kết cuối INMARSAT-C, đồng thời cho phép các tin nhắn dữ liệu
hoặc đoạn khoá văn bản lưu và chuyển tiếp ở tốc độ thấp được gửi hoặc nhận
bởi một phi thuyền vệ tinh. Tại bất kỳ đâu trong vùng chùm phủ sóng toàn
cầu, truyền thông thoại, fax, và dữ liệu đa kênh đạt tới tốc độ 10.5 Kbit/s đều
được AERO-H đáp ứng. AERO-H hoạt động trên băng tần truyền phát là
1530 đến 1559 MHz, và trên băng tần thu nhận là 1626,5 đến 1660,5 MHz.
Hệ thống AERO-H+ là một bước tiến hoá của AERO-H, và hoạt động chủ
yếu trong các vùng bao phủ chùm điểm được tạo ra bởi các vệ tinh thuộc hệ
INMARSAT-3 và hơn nữa có thể chuyển mạch sang chùm sóng phủ toàn cầu
khi nằm ngoài vùng bao phủ chùm điểm.
Hệ thống AERO-I cũng khai thác các chùm điểm là các khả năng của
các vệ tinh thuộc INMARSAT-3, đồng thời nhằm vào các thị trường của các
phi cơ vệ tinh tải lượng ngắn và trung bình. AERO-I đáp ứng tới bảy kênh
cho một trạm phi cơ dưới đất. Các dịch vụ dữ liệu gói cũng có mặt phong phú
thông qua chùm sóng toàn cầu. Hệ AERO-L cho ra các truyền thông dữ liệu
tốc độ thấp với mức 600 Kbit/s và được sử dụng chủ yếu cho các thủ tục điều
khiển lưu lượng không gian, điều hành và quản lý.
Mạng truy nhập toàn cầu (GAN) Inmarsat đã phóng lên mạng vệ tinh
GAN vào cuối năm 1999. Mục đích của GAN là cung cấp các dịch vụ mạng
thuộc mobile-ISDN và thuộc giao thức Internet (IP) di động. Các dịch vụ
SVTH: Trần Trung Kiên

18

GVHD: TH.S Hà Quang Thanh


Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện tử

được GAN hỗ trợ này là các dịch vụ HSD 64Kbit/s, các dịch vụ âm thoại
4,8Kbit/s sử dụng các thuật toán mã hoá sinh động đa băng thông tiên tiến, và
các dịch vụ kỹ thuật tuần tự băng thông âm thoại có modem. Các kết cuối
thường hoạt động ở mức công xuất 2,5 dBW với một mức nhiệt G/T là 7
dBK-1. Các tốc độ kênh lần lượt là 5,6 và 65,5 Kbit/s với khoảng cách kênh là
5 và 40 KHz. Các kết cuối hoạt động trên các băng tần khi truyền phát là
1626,5-1660,5 MHz, và thu nhận là 1525-1559 MHz.

Hình 1.2: Một ví dụ về thiết bị kết cuối mạng GAN
Các kết cuối là các thiết bị có dạng laptop, nặng khoảng 4Kg, và được
đấu nối với các vệ tinh thông qua các ăngten có hai hoặc ba tầng. Các nhà sản
xuất có xu hướng cho ra sự lựa chọn về việc thêm một trạm cơ sở (BS) CDCT
vào khối modem hoạt động trên băng thông 1880 đến 1900 MHz. Điều này
cho phép các kết cuối hoạt động với một máy điện thoại DECT, tạo lợi nhuận
trong vận hành vô tuyến điện. Như trên hình vẽ 2.
Dự án Hosizons tháng 12 năm 1999, ban Giám đốc của Inmarsat đã
phê duyệt giai đoạn tiếp theo của quá trình phát triển phần không gian với
quyết định tiến hành tiếp với một yêu cầu về tính mềm dẻo cho các vệ tinh
INMARSAT-4 trị giá 1,4 tỷ đô la Mỹ. Thế hệ sau của các vệ tinh sẽ bao gồm
hai vệ tinh nằm trong vòng quỹ đạo cộng với một trạm dự phòng trên mặt đất.
Các vệ tinh sẽ được đặt tại các vị trí 54 o Tây và 64o Đông và mỗi vệ tinh sẽ có
trọng lượng là 3 tấn, gấp ba lần trọng lượng của các vệ tinh INMARSAT-3.

SVTH: Trần Trung Kiên

19

GVHD: TH.S Hà Quang Thanh


Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện tử

Các vệ tinh sẽ được thiết kế để hỗ trợ các dịch vụ có tốc độ dữ liệu trong
khoảng từ 144 đến 432 Kbit/s và sẽ cung cấp các dịch vụ bổ trợ cho các dịch
vụ thuộc mạng UMTS/IMT-2000 trên mặt đất. Mạng này sẽ được gọi là mạng
GAN băng rộng (BGAN). Hai loại dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyển
mạch gói sẽ được hỗ trợ trên mạng. Kết cuối người sử dụng có lẽ sẽ chẳng
khác gì thiết bị kết cuối dạng laptop đang được sử dụng cho các dịch vụ mạng
GAN. FES hàng không, hàng hải, và vùng xa xôi cũng sẽ được hỗ trợ. Lượng
tải tin sẽ bao gồm 200 chùm điểm hẹp với một công suất EIRP là 67 dBW,
bao trùm đất liền và các tuyến thuộc hàng không và hàng hải chủ chốt; ngoài
ra còn 19 chùm bao phủ toàn cầu thuộc công suất 39dBW. Các vệ tinh sẽ hoạt
động trong băng tần 1,5/1,6 GHz và là dịch vụ có mặt vào cuối năm 2004, hai
năm sau sự ra mắt của các dịch vụ UMTS mặt đất.
- Thiết bị Inmarsat-B: có các dịch vụ thoại(16 kbps), fax(9,6 kbps),
data(9,6 kbps) và Telex(50 baund)
- Thiết bị Inmarsat-C: có các dịch vụ Telex(50 baund), fax(chiều tàubờ) và email.
- Thiết bị Inmarsat-M: có các dịch vụ thoại(4,8 kbps), fax(6.4 kbps),
data(6.4 kbps).
- Thiết bị Inmarsat-mM: có các dịch vụ thoại(4,8 kbps), fax(2,4 kbps),
data(2,4 kbps).

- Thiết bị Inmarsat-Fleet(F77,F55, F33): có các dịch vụ thoại(4,8 kbps),
fax(HSD:64 kbps,LSD:9,6 kbps), data(F33:9,6 kbps; F55: 64 kbps; F77: 128 kbps).
- Thiết bị Inmarsat-FleetBroadband(FBB): có các dịch vụ thoại, fax,
data, SMS.
+ FBB150: Thoại(4,8 kbps), Data: StandardIP(max 150 Kbps) và SMS.
+ FBB250: Thoại(4,8 kbps và 3.1 kHz Audio); Data: StandardIP(max
284 kbps), StreamingIP(32,64,128 kbps); Fax(G3 w 3.1kHz Audio) và SMS.
SVTH: Trần Trung Kiên

20

GVHD: TH.S Hà Quang Thanh


Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện tử

+ FBB500: Thoại(4,8 kbps và 3.1 kHz Audio); Data: StandardIP(max 432
kbps), StreamingIP(32,64,128, 256 kbps); Fax(G3 w 3.1kHz Audio) và SMS.
3. Thu nhận, xử lý báo động cấp cứu từ các thiết bị Inmarsat
Hệ thống Đài TTDH VN thu nhận và xử lý báo động cấp cứu phát đi từ
các thiết bị Inmarsat B, Inmarsat-C.
Hệ thống Inmarsat thiết kế một kênh thông tin vệ tinh ưu tiên riêng trong
các trường hợp cấp cứu, khẩn cấp. Mỗi thiết bị Inmarsat-B, C đều có khả
năng tạo một bức điện yêu cầu với mức ưu tiên cấp cứu với cách thức khá đơn
giản cho người sử dụng. Chỉ cần nhấn nút được thiết kế sẵn trên thiết bị, khai
thác viên trên tàu có thể chuyển bức điện cấp cứu tới Đài Thông tin vệ tinh
Inmarsat (Đài LES) đã được chọn sẵn trong máy.
Đặc tính nổi bật của phương thức cấp cứu từ thiết bị Inmarsat là ngay sau

khi gửi đi điện cấp cứu, tàu bị nạn và Đài LES có thể thiết lập ngay liên lạc 2
chiều với nhau bằng các phương thức Thoại hoặc Telex.
Với chất lượng thông tin cao, ổn định, tầm phủ sóng rộng khắp toàn cầu
(ngoại trừ hai vùng Cực Bắc và Cực Nam), việc trang bị các thiết bị Inmarsat
theo GMDSS được quy định bắt buộc đối với các tàu hàng, tàu vận tải hành
trình trên các tuyến hàng hải trong nước và quốc tế.

SVTH: Trần Trung Kiên

21

GVHD: TH.S Hà Quang Thanh


Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện tử

Hình 1.4: Sơ đồ thông tin phối hợp tìm kiếm cứu nạn.
4. Tổng quan về Nera C .
Nera C là một thành công của nera C12 . Nó là một hệ thống giao tiếp
của lớp 2 Inmarsat C nhỏ và tiện lợi hơn Nera C12. Thiết bị này giống như
Nera C12.
Nera C có 10 chân cơ bản giao tiếp bằng Email từ PC với LAN. Nguồn
điện là nguồn một chiều từ 12V – 24 V.
Class 1 : Truyền thông Inmarsat C . Không nhận tin nhắn báo động.(EGC).
Class 2: Trong khi Inmarsat C truyền thông,không thể nhận tin nhắn báo động.
Class 3: Cài đặt 2 thiết bị thu cá nhân. Trong khi inmarsat C truyền,
Tin nhắn EGC không được nhận.

SVTH: Trần Trung Kiên

22

GVHD: TH.S Hà Quang Thanh


Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện tử

Các khối
Nguồn cung

Nera C12
Nera C
24V DC- 174W hoặc ít 12V-24V DC- 160W

Ăng ten
Khối giao tiếp

hơn
195ᵩ x 266H 3kg
72H x 230W x 271D

hoặc ít hơn
126ᵩ x 155H 1.4kg
Được thiết lập trong
loại đầu cuối TLX và

Khối thiết bị đầu cuối

4kg
LCD đơn sắc: 250H x
300W x 165D 6kg

Khối in
Báo động cứu nạn
Incoming indicator

khối giao tiếp.
Màu LCD: 270H x
320W x 112D 4.5kg
PP-510
Được lập trong khối

PP-510
Kết nối tới 2 bộ
Lên đến 2 bộ

báo động cứu nạn
Kết nối tới 2 bộ nhận
báo động và e bộ
chuông báo (tối đa 3

Cổng EXT DTE

DTE thứ 2, PC (không

bộ)

PC

Cổng D-GPS
Được xây dựng trong

được sử dụng)
Không
Có

Có
Có

GPS
Mạng LAN

Không

Có

Bảng 1.4: so sánh nera C và nera C12.
Sơ đồ cấu hình nera C.

SVTH: Trần Trung Kiên

23

GVHD: TH.S Hà Quang Thanh


Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện tử

Hình 1.5: sơ đồ cấu hình nera C
Các khối cấu tạo Nera C.
4.1.Antenna and terminal unit.
SVTH: Trần Trung Kiên

24

GVHD: TH.S Hà Quang Thanh


Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện tử

Bao gồm anten , IC -115 và các thiết bị đầu cuối , IC -215 được kết nối
bằng cáp đồng trục. Cáp đồng trục này bao gồm các thiết bị nhận tín hiệu RF
từ 1530MHz đến 1545,0MHz , thiết bị truyền tín hiệu RF từ 1626,5MHz đến
1646,5 MHz , thiết bị nhận tín hiệu GPS và nguồn điện được cung cấp cho
antenna. Nguồn điện cung cấp cho việc truyền là 29V DC và cho việc nhận là
7V DC.
Sự suy hao của cáp đồng trục khoảng 10dB.
Cáp được sử dụng ở đây là cáp TP5BAW-5DFBB.

Hình 1.6: ăng ten và thiết bị đầu cuối

SVTH: Trần Trung Kiên

25

GVHD: TH.S Hà Quang Thanh