NGHIÊN cứu QUY HOẠCH tối ưu MẠNG đài bờ MF TRONG hệ THỐNG GMDSS VIỆT NAM (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

NGUYỄN THÁI DƢƠNG

NGHIÊN CỨU QUY HOẠCH TỐI ƯU
MẠNG ĐÀI BỜ MF
TRONG HỆ THỐNG GMDSS VIỆT NAM
CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC HÀNG HẢI – MÃ SỐ: 62840106

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:
PGS.TS. Nguyễn Cảnh Sơn
PGS.TS. Trần Xuân Việt

HẢI PHÒNG, 2017


BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

NGUYỄN THÁI DƢƠNG

NGHIÊN CỨU QUY HOẠCH TỐI ƢU

MẠNG ĐÀI BỜ MF
TRONG HỆ THỐNG GMDSS VIỆT NAM
CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC HÀNG HẢI - MÃ SỐ: 62840106

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:

1. PGS.TS. Nguyễn Cảnh Sơn

2. PGS.TS. Trần Xuân Việt

HẢI PHÒNG – 2017


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, không có
phần nội dung nào đƣợc sao chép một cách bất hợp pháp từ công trình nghiên
cứu của tác giả khác.
Kết quả nghiên cứu, nguồn số liệu trích dẫn, tài liệu tham khảo là hoàn
toàn chính xác và trung thực.
Tác giả

Nguyễn Thái Dƣơng

i


LỜI CÁM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn Trƣờng Đại học Hàng hải Việt Nam, Viện

Đào tạo sau đại học trƣờng Đại học Hàng hải Việt Nam đã cho phép và tạo
điều kiện cho tôi thực hiện luận án này.
Tôi xin chân thành cảm ơn hai Thầy hƣớng dẫn khoa học, PGS.TS.
Nguyễn Cảnh Sơn và PGS.TS. Trần Xuân Việt đã tận tình, tâm huyết hƣớng
dẫn, định hƣớng nghiên cứu giúp tôi hoàn thành luận án này.
Tôi xin chân thành cám ơn Viện Đào tạo sau đại học, khoa Hàng hải, bộ
môn Hàng hải trƣờng đại nhọc Hàng hải Việt Nam luôn giúp đỡ và động viên
tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.
Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy cô giáo, nhà khoa học đã góp ý,
phản biện và đánh giá giúp tôi từng bƣớc hoàn thiện luận án này.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình và bạn bè đã
luôn động viên, khuyến khích, tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian tôi
nghiên cứu hoàn thành công trình này !

Hải phòng, ngày 11 tháng 01 năm 2017
Tác giả

Nguyễn Thái Dƣơng

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i
MỤC LỤC ........................................................................................................ iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ............................................... vi
DANH MỤC CÁC BẢNG.............................................................................. xii
DANH MỤC CÁC HÌNH .............................................................................. xiii
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
1.

Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................ 1

2.

Mục đích nghiên cứu ................................................................................. 4

3.

Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu............................................................. 4

4.

Phƣơng pháp nghiên cứu........................................................................... 4

5.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn................................................................... 5

6.

Những đóng góp mới của đề tài ................................................................ 5

7.

Nội dung của luận án................................................................................. 5

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG ĐÀI BỜ MF TRONG ..................... 7
HỆ THỐNG GMDSS VIỆT NAM ................................................................... 7
1.1 Giới thiệu hệ thống GMDSS ..................................................................... 7

1.1.1

Chức năng thông tin của hệ thống GMDSS ........................................ 8

1.1.2 Hệ thống thông tin thành phần trong GMDSS...................................... 13
1.1.3

Vùng thông tin biển trong hệ thống GMDSS ..................................... 15

1.2 Vấn đề quy hoạch hệ thống GMDSS ...................................................... 16
1.2.1 Về quy hoạch tổng thể của hệ thống GMDSS ....................................... 16
1.2.2 Quy hoạch hệ thổng GMDSS một số nƣớc điển hình........................... 20
iii


1.3 Quy hoạch hệ thống GMDSS Việt Nam ................................................... 23
1.3.1 Về vấn đề quy hoạch .............................................................................. 23
1.3.2 Hệ thống đài thông tin duyên hải Việt Nam ......................................... 29
1.4

Kết luận chƣơng 1.................................................................................. 36

CHƢƠNG 2. XÂY DỰNG BỘ CƠ SỞ DỮ LIỆU CÁC ĐÀI BỜ MF.......... 38
2.1 Tiêu chuẩn thiết lập vùng thông tin biển A2............................................. 38
2.2 Phƣơng pháp tính bán kính vùng phủ R cho đài bờ MF .......................... 39
2.2.1 Đặc điểm truyền sóng MF ...................................................................... 39
2.2.2 Cơ sở lý thuyết tính toán cự ly vùng biển A2 ....................................... 40
2.2.3 Phƣơng pháp tính bán kính vùng phủ R của đài bờ MF ........................ 45
2.3 Xây dựng bộ cơ sở dữ liệu cho các đài MF ............................................. 59
2.3.1 Phân tích và thiết kế hệ thống ................................................................ 60

2.3.2 Thiết kế Cơ sở dữ liệu ............................................................................ 61
2.3.3 Cài đặt hệ thống ..................................................................................... 63
2.3.4 Cơ sở dữ liệu đài bờ ............................................................................... 66
2.4 Kết luận chƣơng 2 ..................................................................................... 67
CHƢƠNG 3. CÁC GIẢI PHÁP QUY HOẠCH MẠNG ĐÀI BỜ MF.......... 68
3.1 Quy hoạch đơn giản .................................................................................. 68
3.1.1 Khoảng cách liền kề ............................................................................... 68
3.1.2

Các bƣớc thực hiện ............................................................................. 70

3.2 Quy hoạch hình học theo khoảng cách Hausdorff .................................... 74
3.2.1 Thuật toán quy hoạch mạng lƣới đài MF .............................................. 75
3.2.2 Xây dựng chƣơng trình ......................................................................... 77
iv


3.3 Kết luận chƣơng 3 .................................................................................... 91
CHƢƠNG 4. QUY HOẠCH TỐI ƢU MẠNG ĐÀI BỜ MF SỬ DỤNG
THUẬT TOÁN DI TRUYỀN ......................................................................... 92
4.1 Bài toán quy hoạch tối ƣu mạng đài bờ MF ............................................ 92
4.2 Các thuật toán tối ƣu ................................................................................. 93
4.2.1 Thuật toán vét cạn (ES) .......................................................................... 93
4.2.2

Thuật toán leo đồi (HC) ...................................................................... 94

4.2.3

Thuật toán luyện kim (SA) ................................................................. 94

4.2.4

Thuật toán tìm kiếm Tabu (TS) .......................................................... 95

4.2.5

Thuật toán tối ƣu đàn kiến (ACO)...................................................... 95

4.2.6

Thuật toán di truyền (GA) .................................................................. 96

4.3 Quy hoạch tối ƣu mạng đài bờ MF .......................................................... 96
4.3.1 Nguyên lý thuật toán di truyền .............................................................. 96
4.3.2 Quy hoạch tối ƣu mạng đài bờ MF sử dụng thuật toán di truyền .......... 98
4.4 Kết luận chƣơng 4 .................................................................................. 117
KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO ............................. 118
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ .................................... 119
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 121
Tài liệu tiếng Việt.......................................................................................... 121
Tài liệu tiếng Anh ........................................................................................ 123

v


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

Chữ viết tắt

Giải thích
Ant Colony Optimization

ACO
Thuật toán tối ưu đàn kiến
Automatic Identification System
AIS
Hệ thống nhận dạng tự động
Auto ReQuest re-transmit
ARQ

Phương thức sửa lỗi tự động phát lại khi phía thu yêu cầu
КОСПАС- Космическая Система Поиска Аварийных

COSPAS

Судов - COsmicheskaya Sistyema Poiska Avariynikh Sudov

SARSAT

- Search And Rescue Satellite Added Tracking - Space
system for the search of vessels in distress
Coast
Radio
Station
Hệ thống
thông
tin vệ tinh liên kết quốc tế

CRS

Đài thông tin vô tuyến duyên hải
Digital selective calling
DSC
Công nghệ gọi chọn số
Enhanced Group Call
EGC

Dịch vụ gọi nhóm tăng cường trong Inmarrsat – C
Emergency Position Indicating Radio Beacon

EPIRB
Phao vô tuyến phát báo vị trí khẩn cấp

vi


Chữ viết tắt

Giải thích
Exhausted Search

ES

Thuật toán vét cạn
Forward Error Correction

FEC
Kỹ thuật sửa lỗi
Genetic Algorithm
GA

Thuật toán di truyền
Global Maritime Distress Safety System
GMDSS
Hệ thống thông tin cứu nạn và an toàn hàng hải toàn cầu
Ground Wave
GRWAVE

Phần mềm tính khoảng cách truyền sóng đất
Gridded Binary

GRIB data
Dữ liệu dự báo dạng kỹ thuật số
Gross Tonnage
GT
Dung tải toàn phần
Hill Climbing
HC
Thuật toán leo đồi
High Frequency
HF

Dải tần HF (tần số cao)
International Hydrographic Organization

IHO
Tổ chức thủy văn quốc tế
vii


Chữ viết tắt

Giải thích
International Maritime Organization

IMO

Tổ chức hàng hải quốc tế

INMARSAT International Mobile Satellite Organization
Tổ chức thông tin vệ tinh di động quốc tế
Indian Ocean Region
IOR
Vùng Ấn Độ Dương
International Telecommunication Union
ITU
Liên minh viễn thông quốc tế
Low Earth Orbit Satellite for Search And Rescue
LEOSAR

Vệ tinh tầm thấp trong hệ thống Cospas – Sarsat
Land Earth Station

LES
Đài vệ tinh mặt đất
Long – Range Identification and Tracking
LRIT
Hệ thống nhận dạng và truy theo tầm xa
Local User Terminal
LUT
Trạm sử dụng khu vực

Mission Control Centre
MCC

Trung tâm điều hành tìm kiếm cứu nạn
Meteorology

MEO
Khí tượng
viii