Giới thiệu công nghệ giám sát tự động phụ thuộc quảng bá (ADS-B)

Nguyên lý hoạt động

ADS-B là một hệ thống giám sát mà tầu bay/phương tiện xác định vị trí của nó dựa trên thông tin từ các hệ thống định vị (thường là GPS). Thông tin vị trí bao gồm tọa độ vị trí và chỉ số chất lượng của thông tin vị trí (chỉ số NUC hoặc NIC, NAC, SIL) được phát quảng bá định kỳ cùng các thông tin khác của tầu bay. Các thông tin này có thể được thu bởi các trạm ADS-B sử dụng cho mục đích kiểm soát không lưu hoặc được thu bởi các tầu bay khác giúp tổ lái nhận biết tình huống không lưu và tự phân cách.

cong-nghe-giam-sat-1

ADS-B là viết tắt của cụm từ:

- Automatic – Tự động: có nghĩa là không yêu cầu tổ lái phải nhập dữ liệu (ngoại trừ việc bật máy phát của phi công).

- Dependant – Phụ thuộc: có nghĩa là việc xác định thông tin vị trí tầu bay phụ thuộc tính sẵn sàng, độ chính xác các nguồn định vị (ví dụ GPS). Đây là khác biệt so với các hệ thống giám sát độc lập (vị trí mục tiêu được xác định bởi thiết bị dưới mặt đất dựa trên tín hiệu phản hồi từ mục tiêu) như hệ thống radar.

- Surveillance – Giám sát: có nghĩa là hệ thống cung cấp dữ liệu giám sát của tầu bay như: vị trí, độ cao, vận tốc và dữ liệu giám sát khác.

- Broadcast – Quảng bá: có nghĩa là thông tin được phát quảng bá theo chu kỳ nhất định và có thể thu đồng thời bởi tất cả các thiết bị thích hợp như trạm ADS-B trên mặt đất hay trên các tầu bay khác được trang bị thiết bị ADS-B IN.

Thành phần, tiêu chuẩn hệ thống ADS-B

Hệ thống ADS-B bao gồm:

Thiết bị ADS-B OUT của tầu bay hoặc phương tiện trong sân bay.
Thiết bị trạm mặt đất.
Kết nối dữ liệu.

Theo tiêu chuẩn kết nối, hiện nay có 3 chuẩn ADS-B:

ADS-B 1090 ES: dữ liệu được phát quảng bá trên tần số 1090 MHz Mode S mở rộng. Tiêu chuẩn này được sử dụng toàn cầu.
978 MHz UAT (Universal access transceiver). Tiêu chuẩn này được sử dụng tại Mỹ và Hàn Quốc ở các mực bay dưới FL180.
VDL-4 (VHF Digital Link Mode 4). Tiêu chuẩn này được nghiên cứu tại Nga và Bắc Âu.

Hiện tại, Nhóm lập kế hoạch và triển khai ICAO khu vực châu Á-Thái Bình Dương (APANPIRG) quyết định lựa chọn chuẩn ADS-B 1090 ES là chuẩn kết nối dữ liệu ADS-B cho khu vực châu Á và Thái Bình Dương.

Để đảm bảo tương tác giữa tầu bay và các trạm mặt đất, thiết bị trên tầu bay/phương tiện phải đáp ứng tiêu chuẩn khai thác tối thiểu RTCA-DO260 (phiên bản 0), RTCA-DO260A (phiên bản 1) hoặc RTCA-DO260B (phiên bản 2).

Thông tin ADS-B:

Bộ phát đáp tự động phát quảng bá bản tin ADS-B 1090 ES gồm 112 bit có cấu trúc như sau:

cong-nghe-giam-sat-2

Ý nghĩa của các trường thông tin như sau:

- DF (Downlink Format) = trong trường hợp của ADS-B có giá trị là 17.

- CA: Khả năng của Transponder (100=phương tiện trên mặt đất; 101= tầu bay).

- AA: Địa chỉ 24 bit của tầu bay/phương tiện.

- PI (Parity Interrogator Identifier).

- ME: Bản tin thông số tầu bay/phương tiện gồm 56 bit.

Trường ME là trường dữ liệu ADS-B có thể bao gồm các thông tin sau:

Thông tin vị trí (kinh độ, vĩ độ, độ cao khí áp và địa lý, tính toàn vẹn, độ chính xác dữ liệu vị trí): chu kỳ cập nhật 0.2s／chu kỳ phát 0.5s.
Nhận dạng chuyến bay (call sign): chu kỳ cập nhật 15s／chu kỳ phát trên không 5s, dưới mặt đất 10 s.
Hướng quỹ đạo (track angle) và vận tốc mặt đất (ground speed), tỷ tốc theo phương đứng (tỷ tốc cất/hạ cánh): chu kỳ cập nhật 1.3s／chu kỳ phát: 0.5s.
Ngoài ra thông tin còn bao gồm: tình trạng tầu bay (bao gồm cả tình trạng khẩn nguy khi mã khẩn nguy được chọn); nhận dạng vị trí đặc biệt khi nút IDENT được chọn.

Dữ liệu ADS-B từ tầu bay/phương tiện được trạm ADS-B mặt đất thu, giải mã, sau đó đóng gói dữ liệu theo định dạng tiêu chuẩn ASTERIX CAT 21 và gửi về trung tâm xử lý dữ liệu giám sát để cung cấp thông tin cho kiểm soát không lưu.

Để cung cấp cho KSVKL một bức tranh không lưu liên tục, đồng nhất, ICAO khuyến cáo các quốc gia nên xử lý tích hợp dữ liệu ADS-B cùng với các nguồn dữ liệu giám sát khác (như radar).

Đánh giá so sánh ADS-B với radar thứ cấp của ICAO

So sánh các tính năng kỹ thuật giữa ADS-B với radar thứ cấp đơn xung tiêu chuẩn, Ủy ban an toàn hàng không và phân cách của ICAO đã kết luận ADS-B tốt hơn hay ít nhất là không kém radar thứ cấp tiêu chuẩn và có thể sử dụng ADS-B để cung cấp phân cách tối thiểu như mô tả trong PANS-ATM (Doc 4444). Kết quả đánh giá được ban hành chi tiết trong tài liệu ICAO Circular 326 AN/188 ‘‘Assessment of ADS-B and Multilateration Surveillance to Support Air Traffic Services and Guidelines for Implementation’’.

ICAO đã xác định một số thông số chính của dữ liệu ADS-B để cho phép phân cách tối thiểu 3 NM hoặc 5 NM như bảng dưới đây.

STT	Tính năng	Yêu cầu phân cách 3 NM	Yêu cầu phân cách 5 NM
1.	Độ chính xác vị trí	Đạt 95% độ chính xác 0.3 NM Điều này được thể hiện bởi: a) NACp (navigation accuracy category position) ≥ 6. Hoặc NUC ≥ 5	Đạt 95% độ chính xác 0.5 NM Điều này được thể hiện bởi: a) NACp (navigation accuracy category position) ≥ 5. Hoặc b) NUC ≥ 4
2.	Tính toàn vẹn vị trí	Tầu bay nằm trong bán kính giới hạn <1 NM với sai lệch nhỏ hơn 1e - 5 Điều này được thể hiện bởi: a) NUC (navigation uncertainty category) ≥ 4 hoặc b) NIC (navigation integrity category) ≥ 5 và SIL (surveillance integrity limit) ≤ 2	Tầu bay nằm trong bán kính giới hạn <2 NM với sai lệch nhỏ hơn 1e – 5 Điều này được thể hiện bởi: a) NUC (navigation uncertainty category) ≥ 3 hoặc b) NIC (navigation integrity category) ≥ 4 và SIL (surveillance integrity limit) ≤ 2
3.	Trễ vị trí	4 s	4 s
4.	Tốc độ cập nhật vị trí	5 s	12 s

Triển khai ADS-B của Việt Nam

Là thành viên của ICAO, thực hiện cam kết nâng cao năng lực thông qua tầu bay giữa các quốc gia, Việt Nam đã sớm thông qua kế hoạch triển khai ADS-B. Hiện tại, Tổng công ty Quản lý bay Việt Nam đã triển khai 03 (ba) trạm ADS-B tại Côn Sơn, Trường Sa Lớn, Song Tử Tây trong FIR Hồ Chí Minh và 07 (bảy) trạm ADS-B trong FIR Hà Nội cho phép nâng cao năng lực điều hành bay tại các đường bay trên biển FIR Hồ Chí Minh và nâng cao năng lực giám sát FIR Hà Nội góp phần điều hành bay An toàn – Điều hòa – Hiệu quả.

Ban Kỹ thuật