Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÔN MÁY VÔ TUYẾN ĐIỆN HÀNG HẢI PHẦN 4: RADAR HÀNG HẢI CHƯƠNG 1: NGUYÊN LÝ RADAR HÀNG HẢI Mở đầu Trường điện từ sóng vô tuyến điện Giả sử có dòng điện sinh cho dây dẫn chuyển động từ trường, dây dẫn xuất dòng điện, chiều dòng điện dây dẫn thay đổi từ trường đổi hướng Năng lượng dòng điện sinh dạng nhiệt (năng lượng tiêu hao tỉ lệ với cường độ dòng điện chạy dây dẫn điện trở dây dẫn) dạng trường điện từ đồng tâm với dây dẫn Chiều trường điện từ phụ thuộc chiều nguồn điện Nếu ngắt dòng dây dẫn trường điện từ giảm sau khoảng thời gian định Nếu cực nguồn điện thay đổi luân phiên với tốc độ đủ lớn, tương ứng với khoảng thời gian cần thiết để trường điện từ suy giảm trình bày trên, trường hợp dây dẫn sinh tiếp trường điện từ khác, có cường độ tỉ lệ ngược dấu với trường điện từ ban đầu Như trường điện từ ban đầu trì xuất trường điện từ thứ hai Kết lan truyền không gian Đây nguyên lý anten phát radio, anten phát sóng radio có tần số tỉ lệ với tốc độ thay đổi phân cực nguồn, tốc độ lan truyền tương ứng với tốc độ ánh sáng Các yêu tố đặc trưng sóng vô tuyến điện chu kỳ hay bước sóng, biên độ pha Giá trị lớn trường điện từ gọi biên độ Mặt trước sóng gọi front Với an ten vô hướng, sóng lan truyền xung quanh theo mặt cầu (hoặc bán cầu) chu kỳ + U bước sóng cực đại + biên độ t, D cực đại Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải Một chu kỳ khoảng thời gian hoàn thành thay đổi giá trị trường, tính từ cực đại đến cực đại Quãng đường lượng lan truyền chu kỳ gọi bước sóng, thường đo đơn vị hệ mét (m, cm…) Số lượng chu kỳ lặp lại đơn vị thời gian (thường giây-second) gọi tần số, đơn vị tính Hertz (Hz) Bước sóng tần số tỉ lệ nghịch với Pha (phase) sóng đại lượng tính từ dao động bắt đầu truyền đến thời điểm tại, đơn vị tính góc pha Một chu kỳ tính 360o góc pha Nói chung thời điểm bắt đầu phát dao động không quan trọng mà quan trọng góc pha tương đối sóng điện từ với Hai dao động có cực đại lệch ¼ chu kỳ gọi lệch pha 90o Nếu cực đại (đỉnh sóng) dao động trùng với cực tiểu (hõm sóng) dao động gọi lệch pha 180o Sóng vô tuyến điện lan truyền không gian xảy tượng phản xạ, khúc xạ, tán xạ Tùy thuộc vào tần số, điều kiện môi trường mà tượng có ảnh hưởng khác tới lan truyền sóng Phát thu tín hiệu vô tuyến điện Sơ đồ nguyên lý trình phát thu tín hiệu sóng vô tuyến điện sau: tin tức Mã hóa Máy phát Môi trường truyền sóng Máy phát Máy thu Giải mã tin tức Máy thu 1.1 Khái niệm chung radar Radar viết tắt cụm từ radio detection and ranging, thiết bị dùng sóng vô tuyến để phát định vị mục tiêu Radar có nhiều loại: loại dùng cho hàng hải, hàng không, radar khí tượng… Ta xem xét nguyên lý cấu tạo hoạt động loại radar hàng hải Radar phát mục tiêu cách phát xung siêu cao tần cực ngắn vào không gian, thu xung phản xạ trở từ mục tiêu thể xung phản xạ thành ảnh mục tiêu ảnh Radar hàng hải cho ta hai thông số mục tiêu, góc mạn khoảng cách từ mục tiêu tới tàu ta, kết hợp với la bàn cho phương vị mục tiêu Đối với hàng hải radar có vai trò đặc biệt quan trọng Nó phát mục tiêu khoảng cách lớn Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải điều kiện tầm nhìn xa mưa, sương mù, tuyết rơi… phục vụ cho thao tác tránh va Radar dùng để xác định vị trí tàu tàu hàng hải ven bờ Một ưu điểm bật radar so với hệ thống vô tuyến dẫn đường hoạt động độc lập mà không cần phối hợp trạm Ngày với phát triển khoa học kỹ thuật, thiết bị radar tàu biển ngày đại, nhiều tính năng, kết hợp với nhiều trang bị hàng hải khác la bàn, tốc độ kế, GPS, AIS, VDR…, hình thành buồng lái tổ hợp (Intergrated Bridge) cung cấp nhiều thông tin cho người điều khiển tàu cách nhanh chóng, xác nhằm tiết kiệm thời gian cho việc định vị, dành thời gian cho việc xử lý thông tin để nhà hàng hải đưa định xác nhằm nâng cao an toàn cho tàu Qui định trang bị radar tàu Theo điều 19 chương (chương AN TOÀN HÀNG HẢI- Safety of navigation) công ước SOLAS 1974 với hiệu chỉnh bổ sung có hiệu lực từ ngày tháng năm 2004, điều 19 chương qui định việc trang bị thiết bị máy móc hàng hải tàu (Carriage requirements for shipborne navigational systems and equipments), việc trang bị radar tàu biển phải đảm bảo yêu cầu sau: - Các tàu đóng vào sau ngày tháng năm 2002 phải trang bị đầy đủ trang thiết bị qui định điều - Các tàu có GT 300 trở lên tàu khách cỡ phải trang bị radar 9GHz, thiết bị khác thể xác định khoảng cách phương vị tới thiết bị phát đáp radar bè nổi, chướng ngại, phao tiêu, đường bờ dấu hiệu hàng hải khác nhằm phục vụ cho việc hàng hải tránh va * Một thiết bị đồ giải điện tử, trang bị khác, đồ giải phương pháp điện tử khoảng cách phương vị tới mục tiêu để xác định nguy va chạm ** Thiết bị đo quãng đường tốc độ tàu, thiết bị khác, xác định tốc độ quãng đường tàu chạy so với nước biển *** Thiết bị truyền số hướng mũi tàu, thiết bị khác để truyền số hướng mũi tàu vào cho thiết bị radar AIS - Các tàu có GT 500 trở lên, việc trang bị trên, không trang bị thiết bị theo mục * ***, phải trang bị thiết bị nêu mục **, phải trang bị thêm thiết bị tự động theo dõi vết mục tiêu, thiết bị tương đương khác để đồ giải tự động khoảng cách phương vị mục tiêu nhằm xác định nguy va chạm Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải - Các tàu có GT 3000 trở lên phải trang bị thêm radar 3GHz, quyền hành cho phép, thay radar GHz thứ hai, thiết bị khác thể xác định khoảng cách phương vị tới thiết bị phát đáp radar bè nổi, chướng ngại, phao tiêu, đường bờ dấu hiệu hàng hải khác nhằm phục vụ cho việc hàng hải tránh va Thiết bị phải hoạt động độc lập với thiết bị thứ Và Thiết bị tự động theo dõi vết mục tiêu thứ hai, thiết bị tương đương khác để đồ giải tự động khoảng cách phương vị mục tiêu nhằm xác định nguy va chạm hoạt động độc lập với thiết bị đồ giải - Tàu có GT 10000 trở lên, việc thỏa mãn yêu cầu trên, không trang bị thiết bị đồ giải thứ hai phải trang bị: Một thiết bị tự động đồ giải tránh va radar (ARPA), thiết bị tương đương khác để tự động xác định đồ giải khoảng cách phương vị tới 20 mục tiêu, nối với thiết bị thị khoảng cách quãng đường so với nước, nhằm xác định nguy va chạm thực mô điều động tránh va, và: Một hệ thống điều khiển hướng mũi tàu vết tàu, thiết bị tương đương khác, tự động điều khiển trì cho tàu chuyển động theo hướng vết thẳng định - Tàu nhỏ 150 GT được, phải trang bị phản xạ radar (radar reflector), thiết bị khác để tàu khác hành trình phát hai loại radar GHz GHz Chú ý: qui định SOLAS trích từ với hiệu chỉnh bổ sung có hiệu lực từ ngày tháng năm 2004 Các qui định trang bị thay đổi đời hiệu chỉnh bổ sung 1.2 Nguyên lý radar xung 1.2.1 Khái niệm xung điện từ Xung điện từ đại lượng điện biến đổi nhanh có thời gian tồn xung chu kỳ lặp xung định Hình vẽ bên biểu thị dạng xung sử dụng thiết bị radar U t Xung nhọn Tx Xung vuông điều chế Gọi τx chiều dài xung hay thời gian tồn xung Tx chu kỳ lặp xung Xung siêu cao tần Xung cưa τx Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải Trong radar hàng hải thường sử dụng τx = 0.1 ÷ μ s; Tần số lặp xung (PRF: Pulse Rate Frequency) Fx = 1/Tx = 400 ∼ 4000 xung/giây Trong radar, để điều hòa hoạt động toàn trạm radar, người ta dùng tạo xung khởi động (Master Oscillator) để tạo xung khởi động có chu kỳ lặp xung Tx Các xung đưa qua điều chế để tạo xung điện áp cao đưa vào kích thích cho tạo dao động siêu cao tần (Magnetron) hoạt động, magnetron sinh dao động điện từ siêu cao tần công suất lớn để xạ vào không gian Trong radar thường sử dụng bước sóng sau: λ=3.2 cm (f = 9,400 MHz): dải X-Band λ=10 cm (f = 3,000 MHz): dải S-Band λ=0.8 cm (f = 28,600 MHz): dải Q-Band Hầu hết radar hàng hải thường sử dụng hai dải X-band S-band 1.2.2 Nguyên lý phát xung radar theo sơ đồ khối Radar phát xung theo sơ đồ khối sau: Đồng Máy phát Mục tiêu An ten Chuyển mạch Máy báo Máy thu - Đồng bộ: sản xuất xung nhọn khởi động với chu kỳ lặp xung thích hợp để điều hòa hoạt động toàn trạm radar - Máy phát có nhiệm vụ sinh dao động siêu cao tần, có chiều dài xung chu kỳ lặp xung định đảm bảo công suất, đưa qua chuyển mạch, anten phát vào không gian - Máy thu có nhiệm vụ thu nhận xung phản xạ từ mục tiêu, khuếch đại sửa đổi cho phù hợp đưa sang máy báo Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải - Máy báo có nhiệm vụ thể xung phản xạ từ mục tiêu thành ảnh ảnh, thực phép đo cần thiết - Chuyển mạch an ten có nhiệm vụ ngắt máy thu phát xung để bảo vệ máy thu ngắt máy phát ngừng phát để thu xung phản xạ - An ten thường sử dụng loại an ten khe, làm nhiệm vụ: xạ sóng radar vào không gian theo búp phát định hướng thu sóng phản xạ từ mục tiêu 1.2.3 Nguyên lý đo khoảng cách SHM mục tiêu d1 mục tiêu D1; t1 anten d2 D2; t2 Theo nguyên lý hình ống phóng tia điện tử (CRT), chưa có tín hiệu đưa vào cực gây lệch (hoặc cuộn gây lệch) chùm tia âm cực tập trung tâm ảnh, tác động vào lớp huỳnh quang tạo thành chấm sáng tâm ảnh d1 d2 Để tạo tia quét ảnh, người ta đưa vào cực gây lệch xung cưa (sawtooth pulse), xung cưa phải có dạng tuyến tính, tác dụng xung cưa này, chấm sáng chuyển động từ tâm biên ảnh với tốc độ không đổi, hết xung cưa trở tâm Chấm sáng chuyển động lưu ảnh lại cho ta nhìn thấy đường thẳng sáng liên tục kéo dài từ tâm biên gọi tia quét ảnh (sweep) Nếu ta cho cặp cực gây lệch cuộn gây lệch quay tròn quanh cổ ống phóng tia điện tử tia quét quay tròn với tốc độ quay tương ứng Khi radar bắt đầu phát xung vào không gian đồng thời xung cưa đưa vào cực gây lệch, chấm sáng ảnh bắt đầu chuyển Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải động từ tâm biên với tốc độ v1 định Xung siêu cao tần đập vào mục tiêu cách an ten khoảng cách D1, cho xung phản xạ trở tới an ten sau khoảng thời gian t1 ảnh, chấm sáng chuyển động quãng đường d1 Ta dễ dàng tính mối tương quan yếu tố khoảng cách thời gian sau: t1 = d1 2.D1 = v1 c c vận tốc truyền sóng điện từ không gian Từ tính được: D1 = d1 c 2.v1 Nếu có mục tiêu khoảng cách D2 xa sóng phản xạ từ mục tiêu tới an ten hết thời gian t2 lớn so với t1 ảnh, chấm sáng chuyển động quãng đường d2 lớn Tương tự ta tính khoảng cách thực tế D2 theo phương pháp Như theo nguyên lý trên, cần xác định khảng cách d1 d2 ảnh suy khoảng cách D1 D2 thực địa 1.2.4 Nguyên lý đo góc Radar phát xung định hướng theo búp phát hẹp Búp phát có thông số đặc trưng góc mở ngang góc mở đứng 3o αđ αng Góc mở ngang: αng = 0.5o – Góc mở đứng: αđ = 20o – 30o Tùy thuộc loại radar an ten cụ thể mà góc mở ngang góc mở đứng có trị số khác Để đảm bảo nguyên lý 0o SHM đo góc radar an ten tia quét cần phải quay θ θ đồng đồng pha với nhau, nghĩa vận tốc góc góc pha ban đầu Khi an ten quay phía mũi tàu tia quét vào vạch 0o vành chia độ cố định quanh ảnh Búp phát quay góc θ chụp vào mục tiêu ảnh, Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải tia quét quay góc θ tương ứng Xung siêu cao tần phát với tốc độ nhanh, đập vào mục tiêu, phản xạ an ten thể thành ảnh ảnh, thời gian búp phát quay góc nhỏ, nguyên vị trí chụp vào mục tiêu nói (thiết kế cho quãng thời gian búp phát quét qua mục tiêu sóng phát radar truyền tới mục tiêu, trở an ten, phát xung lại trở về… 8-12 lần mục tiêu xa thang tầm xa tại) Như góc mạn ảnh mục tiêu ảnh góc mạn thực tế cần xác định góc mạn ảnh suy góc mạn thực địa mục tiêu Kết hợp với hướng mũi tàu từ la bàn cho ta phương vị thật mục tiêu 1.3 Các thông số khai thác radar Gồm thông số sau: - Tầm xa cực đại - Tầm cực tiểu - Khả phân biệt theo khoảng cách - Khả phân biệt theo góc 1.3.1 Tầm cực đại radar (Dmax) Tầm xa cực đại khoảng cách lớn mà vòng bán kính radar có khả phát mục tiêu Có thể xác định tương đối xác tầm xa cực đại theo công thức sau: Px G A S O 4π (h1h2 ) Pthu λ2 Dmax = Trong đó: +) Px: công suất phát xung +) GA: hệ số định hướng an ten G A = 4π α ng α đ αng αđ giá trị góc mở ngang góc mở đứng búp phát an ten +) SO: bề mặt hiệu dụng mục tiêu, nói lên khả phản xạ mục tiêu tốt hay +) h1, h2: chiều cao an ten mục tiêu Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải +) λ: bước sóng phát +) Pthumin: độ nhạy máy thu, Pthumin = N.k.q.T.Δf Pthumin nhỏ độ nhạy cao Ngoài tầm cực đại phụ thuộc chân trời radar Theo hình vẽ bên, xác định: 4,06 H1 4,06 H1 H2 H2 D = 4.06( H + H ) D khoảng cách tính km, (với radar bước sóng 3.2 cm) H độ cao tính m Nếu thay độ cao tính ft công thức là: D = 2.23( H + H ) 1.3.2 Tầm cực tiểu radar (Dmin) Tầm cực tiểu (Dmin) khoảng cách nhỏ mà vòng bán kính radar khả phát mục tiêu Dmin phụ thuộc chiều dài xung phát τx, độ ỳ thiết bị qui thời gian trễ τy (thời gian trễ chuyển mạch, máy thu), chiều cao an ten radar h1, góc mở đứng búp phát αđ Ngoài phụ thuộc chất lượng điều chỉnh ảnh, trạng thái mặt biển… Búp phát radar có góc mở ngang αng =0.5o – 3o góc mở đứng: αđ =20o – 30o Năng lượng phát từ an ten tập trung giới hạn Nếu mục tiêu gần tàu, phạm vi góc mở đứng nghĩa vào vùng chết radar, búp phát không chụp mục tiêu nên radar không αđ bắt mục tiêu Khi ta xác định Dmin sau: Dmin = h1 cot g h1 αđ αđ/2 h1 chiều cao anten radar so với mặt biển Dmin Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải Khi mục tiêu gần tàu, xung thứ phát chưa hết, chưa hoàn toàn khỏi anten mà xung phản xạ quay tới anten, mục tiêu gần tàu ảnh Như vậy, Dmin phụ thuộc chiều dài xung τx thời gian trễ chuyển mạch máy thu τy Khi xác định Dmin sau: Dmin = c.τ x c.τ y + 2 Ví dụ: τx = 0.5μs; c = 3.108 m/s = 300m/μs Nếu không tính tới độ trễ Dmin = 300 : = 75 (m) Thực tế để xác định Dmin radar lắp ráp tàu thường dùng xuồng thước dây, tiến hành sau: mở radar thang tầm gần nhất, thả xuồng dùng dây kéo xuồng vào gần tàu, ảnh xuồng ảnh khoảng cách lại bán kính vùng chết Lưu ý Dmin thiết bị radar cụ thể tàu khác tùy theo góc mạn cụ thể ảnh hưởng kết cấu chướng ngại tàu, ảnh hưởng nghiêng chúi, anten radar lắp lệch bên mạn tàu không trùng với mặt phẳng trục dọc tàu… Các nhà sản xuất thường đưa số Dmin cho radar xuất xưởng thông số chưa bao hàm ảnh hưởng điều kiện thực tế sau lắp ráp radar tàu cụ thể, ví dụ độ cao an ten, vị trí lắp đặt anten, chướng ngại khác tàu… 1.3.3 Khả phân biệt theo khoảng cách Là khoảng cách nhỏ hai mục tiêu có phương vị tới radar mà khoảng cách ảnh chúng tách rời ảnh Giả sử có mục tiêu 1, có phương vị đến radar hình vẽ Mục tiêu gần ảnh, ảnh chập với thành ảnh lớn hơn, mục tiêu cho ảnh độc lập 0o 3 1+2 Xét chi tiết hình vẽ dưới: Khả phân biệt theo khoảng cách phụ thuộc trực tiếp vào chiều dài xung phát radar (τx) Do xung phát radar chiếm khoảng không định nên 10 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải CHƯƠNG 6: KHAI THÁC SỬ DỤNG RADAR 6.1 Nguyên tắc chung khai thác sử dụng radar Dưới trình bày nguyên tắc chung để khai thác sử dụng radar Với loại radar cụ thể có khác biệt định N goài radar ngày mở rộng nhiều chức phụ đặt vùng cảnh giới, khuếch đại ảnh, dịch tâm ảnh, tạo vết chuyển động tương đối mục tiêu, kết hợp với thiết bị ngoại vi khác… Chi tiết khai thác chức không trình bày phần 6.1.1 Bật tắt radar, điều chỉnh cho ảnh rõ nét - Trước bật radar, cần kiểm tra sơ toàn thiết bị Các núm điều khiển để vị trí hết trái, riêng núm điều hưởng (TUN E) để vị trí Công tắc thang tầm xa để vị trí trung bình nhỏ, khoảng 3-6 N M Các radar thông thường núm xoay điều chỉnh thường vô cấp có tác dụng radar cấp nguồn trạng thái STAN D-BY Trong trường hợp đặt vị trí núm ban đầu theo yêu cầu sau đưa công tắc nguồn STAN D-BY Một số radar có chế độ mặc định tắt radar bật lại vị trí núm điều khiển giá trị định, thông thường giá trị cực tiểu N ếu cần kiểm tra sơ anten radar xem vòng quay có bị vướng, có người làm việc cao không, an ten có bị kẹt dây cờ bị đứt quấn vào không… - Bật công tắc nguồn vị trí STAN D-BY, chờ 3-5 phút đến có thị thích hợp cho phép chuyển sang chế độ phát xung Các thị dạng đèn báo READY sáng lên, thị thời gian đếm ngược dần Thời gian chờ đợi để sợi đốt Ka tốt đèn magnetron nung nóng, đảm bảo khả phát xạ điện tử N ếu đèn READY chưa sáng mà chuyển sang chế độ phát xung radar hoạt động không ổn định, chí ảnh ảnh ảnh bị nhiễu loạn Với radar loại có thị thời gian đếm ngược, thời gian đếm ngược chưa bật tiếp sang chế độ phát xung - Khi radar sẵn sàng phát xung, bật tiếp công tắc nguồn sang vị trí ON (hoặc TRAN SMIT-TX) Radar bắt đầu phát xung - Đưa thang tầm xa giá trị trung bình lớn (12-24 N M), tăng dần độ sáng tia quét (SWEEP BRILLIAN CE CRT BRILLIAN CE) đến nhìn thấy rõ tia quét ảnh Các radar sử dụng hình ánh sáng ban ngày (daylight) không cần bước mà điều chỉnh độ sáng ảnh cho phù hợp với điều kiện ánh sáng buồng lái để quan sát thuận tiện 84 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải - Từ từ tăng dần khuếch đại (GAIN ) đến nhìn thấy rõ ảnh mục tiêu ảnh, ảnh nhìn thấy nhiễu tạp âm máy thu lấm chấm rải khắp ảnh - Điều hưởng máy thu: Điều chỉnh TUN E đến ảnh mục tiêu rõ nét thị điều hưởng sáng nhiều Khi điều chỉnh ý chỉnh thật từ từ, tăng giảm núm đến đạt yêu cầu Các radar có chức tự động điều hưởng sử dụng chức thực tế cho thấy việc tự động điều hưởng cho kết tốt - Tiếp tục đến công tác khử nhiễu biển: Sau điều hưởng xong, chuyển thang tầm xa thang nhỏ trung bình, thông thường khoảng N M, từ từ tăng dần núm khử nhiễu biển STC đến vùng nhiễu biển gió vừa N ếu có mục tiêu nhỏ gần tàu tách ảnh mục tiêu nhiễu Tuy nhiên trình sử dụng radar, cần tăng giảm mức khử nhiễu biển chút tùy theo cường độ ảnh mục tiêu nhỏ vùng nhiễu biển mục đích việc quan sát ảnh radar N goài mặt biển có sóng lớn, bán kính vùng nhiễu biển ảnh lớn, phụ thuộc vào hoàn cảnh cụ thể để điều chỉnh STC cho thích hợp - Sau thực công tác điều chỉnh trên, coi radar điều chỉnh tối ưu, vừa đảm bảo độ nhạy, vừa đảm bảo độ khuếch đại Có thể đưa thang tầm xa phù hợp để quan sát bắt mục tiêu ảnh Khi tàu hành trình biển, thang tầm xa thích hợp để phát mục tiêu 12 24 N M, thay đổi tùy theo tốc độ tàu ta tàu mục tiêu, tính chất mục tiêu (ví dụ có nhiều tàu cá nhỏ…), tầm nhìn xa, mật độ tàu thuyền, vùng biển rộng hay hẹp, cấp sóng cấp gió… Khi chuyển thang tầm xa cần điều chỉnh lại độ sáng, khuếch đại, điều hưởng cho phù hợp - N ếu ảnh có nhiễu mưa, sử dụng núm FTC để khử bớt nhiễu mưa Lưu ý sử dụng FTC làm suy giảm đáng kể cường độ ảnh mục tiêu, mục tiêu nhỏ ảnh N ếu có nhiễu giao thoa ảnh sử dụng chức IR để khử bớt nhiễu giao thoa - N gười sử dụng radar có kinh nghiệm thường giảm bớt độ sáng tia quét đến mức tối thiểu được, chí cho tia quét vừa ảnh Khi kết hợp với GAIN để đảm bảo hiển thị ảnh rõ nét ảnh - Các loại radar có chức khử nhiễu tự động Tuy nhiên tính chất việc quan sát ảnh radar tính chất phản xạ khác loại mục tiêu nên việc sử dụng chế độ khử nhiễu tự động có ảnh hưởng khác đến khả thể ảnh loại mục tiêu khác nhau, mục tiêu nhỏ dễ bị ảnh Vì cần cNn trọng sử dụng chế độ khử nhiễu tự động Thực tế cho thấy hầu hết 85 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải trường hợp, việc khử nhiễu tay, điều chỉnh nhiều mức độ khử khác thường cho hiệu độ tin cậy cao so với khử nhiễu tự động - Sau khoảng 10-15 phút máy phát hoạt động ổn định, cần điều chỉnh lại TUN E GAIN cho phù hợp - Khi tắt radar, tạm thời tắt khoảng thời gian ngắn cần giảm GAIN hết trái, sau đưa công tắc nguồn ST-BY Khi bật lại cần đưa công tắc nguồn sang ON điều chỉnh GAIN cho phù hợp N ếu tắt hẳn radar giảm núm điều khiển hết trái, riêng núm điều hưởng TUN E giữ nguyên vị trí tại, đưa thang tầm xa trung bình nhỏ (3-6 N M), đưa công tắc nguồn ST-BY OFF 6.1.2 Đo khoảng cách tới mục tiêu Để đo khoảng cách từ tàu tới mục tiêu có phương pháp: sử dụng vòng cự ly cố định, vòng cự ly di động, sử dụng trỏ hình 6.1.2.1 Sử dụng vòng cự ly cố định (RM hay RR) Trước hết dùng núm RM BRILLIAN CE tăng độ sáng vòng cự ly cố định lên đến nhìn thấy vòng ảnh Tùy theo thang tầm xa mà có số lượng vòng cự ly định hiển thị ảnh khoảng cách vòng xác định tương ứng Đếm số vòng cự ly cố định tiến hành nội suy để xác định khoảng cách tàu ta mục tiêu Phương pháp có độ xác Tuy nhiên thực tế sử dụng vòng cự ly cố định có ưu điểm nhanh chóng xác định khoảng cách gần nhiều mục tiêu xuất đồng thời ảnh Khi tàu chạy biển, cảnh giới radar thường để vòng cự ly cố định hiển thị liên tục ảnh với độ sáng vừa đủ tránh làm rối hình 6.1.2.2 Sử dụng vòng cự ly di động (VRM) Phương pháp thường sử dụng đo khoảng cách tới mục tiêu Trước hết điều chỉnh núm VRM BRILLIAN CE tăng độ sáng VRM đến nhìn thấy rõ vòng VRM ảnh Sau điều chỉnh VRM CON TROL đưa vòng VRM đến tiếp xúc với mép mục tiêu cần đo khoảng cách, đọc giá trị khoảng cách ô chi báo VRM cho ta khoảng cách đến mục tiêu N ếu tăng VRM BRILLIAN CE lên lớn mà không xuất vòng VRM ảnh phải quan sát thị khoảng cách VRM, vòng VRM tâm ảnh gần tâm, nằm vùng nhiễu biển nên không nhìn thấy (nếu khoảng cách báo nhỏ), 86 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải vòng VRM nằm biên ảnh thị khoảng cách VRM lớn thang tầm xa sử dụng Khi phải tương ứng tăng giảm bán kính vòng VRM đến nhìn VRM ảnh Đo khoảng cách VRM cho độ xác cao so với RM 6.1.2.3 Sử dụng trỏ hình (Cursor) Các radar loại có cấu trỏ ảnh sử dụng trỏ để đo khoảng cách phương vị tới mục tiêu nhanh chóng xác Khi dịch chuyển trỏ tới vị trí ảnh khoảng cách phương vị từ tâm tới trỏ thay đổi theo tương ứng thị cấu báo Chỉ cần dịch trỏ đến trùng với vị trí mục tiêu cần đo khoảng cách phương vị đọc thông số cấu thị Đó khoảng cách phương vị tới mục tiêu cần đo 6.1.3 Đo phương vị tới mục tiêu Để đo phương vị từ tàu tới mục tiêu có phương pháp: sử dụng thước đo phương vị, sử dụng đường phương vị điện tử, sử dụng trỏ hình Theo nguyên lý đo góc radar ta đo góc mạn tới mục tiêu Muốn đo phương vị cần kết hợp với la bàn để có hướng thật tàu 6.1.3.1 Sử dụng thước mêca đo phương vị (Parallel Index) Các radar loại cũ thường thiết kế đĩa mê ca suốt đặt ảnh radar có tâm xoay trùng với tâm hình học ảnh Trên đĩa có khắc vạch thẳng dùng để đo phương vị tới mục tiêu Đĩa xoay tròn cấu khí Có hai dạng khắc vạch hình vẽ Tâm quét radar phải trùng với tâm hình học trùng với tâm đĩa mêca này, không gây sai số đo phương vị Muốn đo phương vị tới mục tiêu, xoay đĩa mêca cho vạch thẳng đĩa qua mục tiêu cần đo phương vị đọc giá trị phương vị hay góc mạn vành chia độ quanh ảnh 6.1.3.2 Sử dụng đường phương vị điện tử (EBL: Electronic Bearing line) Hầu hết radar ngày thiết kế cấu đường phương vị điện tử Sử dụng đường phương vị điện tử để đo phương vị nói chung nhanh chóng xác so với đĩa Parallel Index kiểu cũ 87 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải Trước hết phải hiển thị đường phương vị điện tử EBL ảnh cách tăng núm độ sáng EBL BRILLIAN CE đến nhìn thấy đường EBL hình Xoay núm EBL CON TROL để đưa đường EBL qua mục tiêu cần đo phương vị đọc giá trị phương vị ô thị N ếu radar để chế độ định hướng theo mũi tàu nhiều loại radar báo góc mạn ô thị N ếu radar để chế độ định hướng Bắc giá trị thị cho ta phương vị Tuy nhiên loại radar cho ta thị phương vị ảnh chế độ định hướng theo mũi tàu Vì vậy, radar đồng với la bàn tốt cần quan sát cài đặt lại thông số chế độ hiển thị thích hợp để nhận biết thị góc thị góc mạn hay phương vị mục tiêu, tránh nhầm lẫn 6.1.3.3 Sử dụng trỏ hình (Cursor) (Tương tự phần 6.1.2.3 trên) 6.1.4 Giới thiệu công tác đồ giải tránh va radar Công tác đồ giải tránh va radar kiến thức bắt buộc sĩ quan boong Các bước đồ giải không trình bày chi tiết mà giới thiệu sơ bộ, đồng thời giải thích số thông số thường sử dụng đồ giải tránh va radar 6.1.4.1 Các bước thực đồ giải tránh va Việc đồ giải tránh va thực giấy (Radar Plotting Sheet), số radar đồ giải ảnh radar Cấu tạo bề mặt ảnh radar hình vẽ cho phép người sử dụng đánh dấu ảnh mục tiêu đồ giải tránh va trực tiếp ảnh Khi dùng bút đánh dấu chạm vào mặt đồ giải ảnh radar, tác dụng gương bán phản xạ đèn chiếu sáng nên nhìn xác ảnh đầu bút đồ giải ảnh radar Ảnh đối xứng với vị trí thật đầu bút qua gương bán phản xạ Đưa ảnh đến trùng với ảnh mục tiêu đánh dấu lại mặt đồ mặt đồ giải ảnh radar giải radar (mặt cùng) Khi đánh dấu ảnh phải ảnh radar tăng độ sáng gương bán phản xạ đèn chiếu vị trí ảnh mục tiêu cách sử dụng đèn chiếu sáng núm PLOTTER DIMMER Đánh dấu vị trí mục tiêu 88 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải xong giảm bớt độ sáng đèn để quan sát rõ mục tiêu ảnh Đồ giải tránh va có hai phương pháp: đồ giải tương đối đồ giải tuyệt đối Ở giới thiệu phương pháp đồ giải tương đối Phương pháp đồ giải tuyệt đối sử dụng 0o SHM TCPA y x BCR TBCR CPA Lưu ý: Đồ giải cho ta thông số hay nhiều mục tiêu phương án tránh va Thao tác tránh va thực tế cần tuân theo Luật tránh va COLREG-72 điều kiện thực tế biển - Bước 1: Phát mục tiêu, đánh dấu vị trí mục tiêu đồ giải Để phát mục tiêu xác định thông số mục tiêu ảnh cần phải để chế độ định hướng theo hướng Bắc theo hướng chạy tàu để giảm sai số đo khoảng cách đo phương vị mục tiêu Thang tầm xa nên đặt 12 N M Khoảng cách hợp lý để phát mục tiêu ảnh 12 N M, nhiên cần xem xét nhiều yếu tố khác dẫn đến yêu cầu phải phát mục tiêu sớm tốt, ví dụ như: tốc độ tàu ta tàu mục tiêu, 89 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải tầm nhìn xa, mật độ tàu thuyền… Tốt phải phát mục tiêu khoảng cách 12-15 N M từ tàu ta Sau phát mục tiêu ảnh cần đo khoảng cách phương vị tới tàu mục tiêu đồ giải vị trí lên giấy, sử dụng Radar Plotting Sheet, đồ giải ảnh radar thiết bị cho phép - Bước 2: Xác định hướng chuyển động tương đối mục tiêu tàu ta Sau khoảng thời gian định (thường khoảng phút, có sau phút tàu ta tàu mục tiêu có tốc độ lớn) tính từ lúc xác định phương vị khoảng cách lần 1, ta tiến hành đo lần thứ hai đồ giải tiếp tục lên giấy Tù hai vị trí cách phút xác định hướng tốc độ chuyển động tương đối tàu mục tiêu so với tàu ta - Bước 3: Xác định thông số tàu mục tiêu nguy va chạm Từ thông số chuyển động tương đối tàu mục tiêu, kết hợp với hướng tốc độ tàu ta, đồ giải tính hướng tốc độ thật tàu mục tiêu thông số khác CPA, TCPA, BCR, TBCR, Aspect Từ xác định tương quan vị trí nguy va chạm có quyền nhường đường (ví dụ: hai tàu cắt hướng hay đối hướng, tàu cắt hướng hay tàu vượt nhau, tàu quyền giữ nguyên hướng…) - Bước 4: Xác định thời điểm tránh va, CPA, hướng tương đối sau bẻ lái tránh va Min CPA phụ thuộc vào nhiều yếu tố: cỡ tàu, tầm nhìn xa, mật độ tàu thuyền, khoảng trống cho phép để điều động tránh va Trong Luật tránh va không qui định cụ thể CPA bao nhiêu, theo kinh nghiệm biển thông thường theo qui định nhiều công ty VTB CPA khoảng N M hợp lý Với tàu lớn lớn hơn, khoảng N M Thời điểm tránh va thường xác định tàu mục tiêu cách tàu ta khoảng cách Việc xác định khoảng cách phụ thuộc nhiều yếu tố vận tốc tàu ta tàu mục tiêu, cỡ tàu, khả điều động tàu ta tàu mục tiêu, tầm nhìn xa, mật độ tàu thuyền tương quan vị trí tàu ta, tàu mục tiêu tàu mục tiêu khác Ví dụ cụ thể: với tàu ta cách N M khoảng cách hợp lý để bắt đầu thao tác tránh va, phía tàu mục tiêu tàu nhỏ nên họ khoảng cách hợp lý lại N M , chí gần Do ta cần lưu ý điều này, đặc biệt tàu lại tàu phải nhường đường - Bước 5: Xác định phương án tránh va hành động cần thiết tàu ta theo phương án Thực thao tác tránh va 90 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải Trên biển phương án tránh va hiệu thường đổi hướng đơn thuần, sử dụng phương pháp thay đổi tốc độ kết hợp thực ra, việc thay đổi tốc độ (chủ yếu giảm tốc độ) cho hiệu thấp lý sau: +) Việc thay đổi tốc độ đột ngột thường ảnh hưởng lớn đến hoạt động toàn hệ thống động lực tàu việc vòng quay máy giảm dẫn đến hoạt động máy phụ khác máy lai bị ảnh hưởng +) Việc thay đổi tốc độ đạt yêu cầu việc đồ giải tốc độ tàu có vài trị số tương ứng với tay chuông vị trí N AV FULL, FULL, HALF, SLOW… +) Thời gian để tốc độ giảm xuống tới tốc độ yêu cầu thường lâu, có tới hàng chục phút nữa, không đạt yêu cầu thao tác tránh va +) Trong tàu ta giảm tốc độ tàu mục tiêu khó nhận biết thay đổi tốc độ Vì lý trên, biển tình đặc biệt nên chọn phương pháp tránh va thay đổi hướng đơn Phương pháp có nhiều ưu điểm so với phương pháp thay đổi tốc độ Tuy nhiên phải sẵn sàng cho giải pháp thay đổi tốc độ cần phải áp dụng không chậm trễ Giả sử chọn phương án thay đổi tốc độ đơn tiến hành xác định hướng cần thiết phải chuyển sang để đảm bảo CPA Khi thao tác chuyển hướng tránh va nên thao tác sớm thời gian dự định vài phút tàu cần có thời gian để chuyển sang hướng Xác định thời điểm khoảng cách bắt đầu tiến hành thao tác tránh va với tàu mục tiêu Trong trường hợp nói tàu ta phải nhường đường Giả sử ta bắt đầu tránh va mục tiêu khoảng cách N M (tới vị trí 4) trì CPA=2 N M Từ điểm ta kẻ tia tiếp tuyến 4x tới vòng tròn tâm tàu ta, bán kính N M Từ điểm kẻ tia 2y song song với 4x ngược chiều Quay cung tròn tâm điểm 3, bán kính chiều dài đoạn 31 cắt tia 2y điểm Khi véc tơ 35 biểu thị hướng mà tàu ta cần chuyển sang để đảm bảo CPA=2 N M Đợi đến ảnh tàu mục tiêu chuyển động ảnh tới vị trí ta chuyển sang hướng Khi ảnh mục tiêu theo hướng tương đối 4x trì CPA= N M theo yêu cầu tránh va an toàn Từ điểm kẻ tia tiếp tuyến tới vòng tròn CPA, từ điểm vẽ tia khác song song với tia tiếp tuyến cắt vòng tròn tâm điểm 3, bán kính 31 điểm khác Các véc tơ hướng tương ứng với điểm khác ứng với trường hợp chuyển hướng khác Chi tiết cụ thể khả tránh va này không trình bày 91 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải - Bước 6: Xác định nguy va chạm hành động tình phát triển Khi chuyển hướng xong cần theo dõi liên tục chuyển động tàu mục tiêu, có bất thường dòng chảy mạnh tàu có sai lầm điều động…, làm giảm CPA lại dẫn đến nguy va chạm phải điều chỉnh, chí đồ giải tránh va tiếp tục để tránh nguy - Bước 7: Xác định thời điểm trở hướng tốc độ ban đầu Xác định thời điểm trở hướng ban đầu yêu cầu đảm bảo CPA Theo Luật tránh va, nguy va chạm không hai tàu qua hẳn tàu ta bỏ tàu lại sau lái Chi tiết thao tác không trình bày 6.1.4.2 Các thuật ngữ đồ giải tránh va radar BRG: Bearing DIST: Distance SOG: Speed Over Ground COG: Course Over Ground CPA: Closest Point of Approach TCPA: Time to CPA BCR: Bow Crossing Range TCBR: Time to BCR Aspect: phương vị mà tàu mục tiêu nhìn tàu ta Thông số định xem tàu ta tàu cắt hướng hay vượt tàu mục tiêu, từ mà ta có biện pháp tránh va thích hợp 6.1.5 Nhật ký radar (Radar Log) Là tài liệu theo dõi trình hoạt động radar, nội dung gồm phần sau: - Các trang gồm tên tàu, hô hiệu, chủ tàu, số chứng quan sát đồ giải radar sĩ quan boong, thông số radar tàu (loại, số seri, tần số phát, tần số lặp xung, chiều dài xung, công suất xung phát, chiều cao an ten lắp đặt tàu, tầm xa cực đại cực tiểu…), hình vẽ biểu thị rẻ quạt mù treen ảnh radar lắp đặt tàu cấu trúc tàu gây ra… 92 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải - Phần nhật ký ghi hoạt động hàng ngày radar Dưới ví dụ trang hàng ngày nhật ký radar TIME DATE LOCATION ON OFF IN USE WIND & WEATHER SEA & VISIBILITY CONDITION REMARKS SIG OF LICENSED OFFICERS - Phần cuối ghi chép hoạt động kiểm tra bảo dưỡng radar tàu, bao gồm công tác kiểm tra bảo dưỡng tàu, tượng hư hỏng việc sửa chữa hư hỏng này… Việc ghi chép xác nhật ký radar có tác dụng lớn việc theo dõi nguồn gốc phát sinh cố xảy radar, theo dõi tuổi thọ linh kiện quan trọng, đồng thời chứng pháp lý xảy tai nạn đâm va biển 93 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải PHỤ LỤC A Các lưu ý an toàn làm việc với thiết bị radar Các nguy sử dụng radar gồm điện giật, tác hại huỳnh quang, điện áp cao sóng radio phát từ anten quanh khu vực máy phát (magnetron) Khi tiếp xúc với magnetron cần lưu ý nguy hiểm sóng siêu cao tần Do vật kính mắt người mạch máu chảy qua để làm mát nên bị khô tiếp xúc với tia sóng viba Về lâu dài dẫn đến nguy cao bệnh đục nhân mắt N goài sóng siêu cao tần tác động trực tiếp thời gian dài ảnh hưởng không tốt đến thể người Sử dụng magnetron có nguy bị điện giật quanh khu vực có magnetron nguồn cấp lên tới hàng ngàn V Kể dùng cách điện tiếp mát không ngăn nguy Một số magnetron có cách điện gốm dùng ô xit berili (beryllium oxide) Beryllium hóa chất độc hại, bị nghiền nát dễ hít phải ăn phải Tiếp xúc lần nhiều lần dẫn đến nhiễm độc beryllia, bệnh chưa chữa N goài beryllia xếp vào chất gây ung thư cho người Do không nên đập vỡ lớp cách điện thao tác với magnetron bị vỡ Magnetron có từ tính mạnh nam châm vĩnh cửu sinh ảnh hưởng đến thiết bị điện tử đặt gần Vì không nên đặt thiết bị gần máy phát radar, magnetron dự trữ phải đặt riêng cách xa thiết bị khoảng cách thích hợp B Chuyển mạch anten Ferit an ten CK2 CK1 N vật hấp thụ lượng Ф1 Ф2 MP S ФC MT 94 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải Cấu tạo: đoạn ống dẫn sóng kép có thành chung Hai cầu khe CH1 CK2 cắt rỗng thành có tác dụng làm sóng radar qua chúng bị chậm pha 90o Hai Ferit cao tần Ф1 Ф2 nằm từ trường nam châm vĩnh cửu N S Lựa chọn kích thước Ferit cường độ từ trường vĩnh cửu cho Ф1 làm cho sóng bị chậm pha 90o từ vào, Ф2 làm cho sóng chậm pha 90o từ Đoạn uốn cong ФC có tác dụng làm cho sóng qua nhánh chậm pha 90o so với nhánh quãng đường dài đoạn λ/4 Khi radar phát xung, lượng phát theo ống phía Tại CK1, sóng chia đôi lượng, phần qua CK1 xuống chậm pha 90o, qua Ф2 chậm pha 90o nữa, qua ФC chậm pha 90o nữa, qua CK2 lên nhánh chậm pha tiếp 90o Kết trở thành pha với sóng theo nhánh anten Tại CK2, phận lượng từ nhánh xuống nhánh bị chậm pha 90o, trở thành ngược pha với nhánh triệt tiêu Phần lượng dư bị vật hấp thụ lượng hấp thụ tiêu biến dạng nhiệt Một phần lượng phát đến lối vào máy thu, đèn phóng điện hoạt động nên bị phản xạ trở lại Khi radar ngừng phát để thu xung phản xạ, sóng phản xạ đến CK2 chia đôi lượng Phần xuống xuống qua CK2 chậm pha 90o, qua ФC chậm pha 90o Phần lượng nhánh qua Ferrit Ф1 chậm pha 90o, qua CK1 xuống chậm pha 90o Kết sóng từ hai nhánh pha với lối vào máy thu toàn công suất thu đưa vào máy thu Một phần sóng từ nhánh qua CK1 lên chậm pha tiếp 90o, trở thành ngược pha với sóng nhánh nên triệt tiêu mà không vào máy phát N ếu công suất phản xạ mạnh đèn phóng điện hoạt động, lượng thu bị phản xạ tiêu biến dạng nhiệt C Màn ảnh radar quét mành Loại hình radar sử dụng phương pháp quét thành dòng mành để tạo ảnh ảnh giống hinh tivi So với loại hình quét tròn radial truyền thống, loại hình quét mành có số nhược điểm, có nhược điểm quan trọng độ phân giải ảnh, có nhiều ưu điểm, cho phép quan sát ảnh thuận tiện nhiều điều kiện ánh sáng, quan sát từ xa nhiều người có thê quan sát lúc… Vì vậy, loại hình ngày sử dụng phổ biến Màn hình quét dòng có hai loại, loại cũ sử dụng tín hiệu analog loại sử dụng tín hiệu số hóa lưu ảnh nhớ máy tính thể ảnh tivi Sự khác biệt hai loại hình radial quét tròn hình raster quét mành hình hình chữ nhật Kích thước hình xác định theo chiều dài đường chéo, tỉ lệ chiều dài chiều rộng xấp xỉ 4:3 Dòng quét góc bên trái, quét hết chiều ngang dòng 95 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải chuyển dần xuống dòng đến hết chiều cao hình Chấm sáng điều chỉnh sáng hay tối tùy theo tín hiệu video ảnh vật thể Khi chấm sáng nhảy xuống dòng chuyển sang đầu dòng độ sáng điều chỉnh để giảm bớt Khi chấm sáng quét hết dòng hình, tính chất lưu ảnh ảnh tạo thành hình ảnh tổng thể vật thể ảnh Đối với ảnh tivi, số lượng dòng quét phải tuân thủ theo tiêu chuNn định Ở châu Âu số dòng quét tiêu chuNn hình 625 cho khung hình Còn Mỹ 525 dòng cho khung hình Các hình có độ phân giải cao có số dòng quét 1024 khung hình Hình ảnh động vật thể ảnh tạo việc lặp lại liên tiếp khung hình tĩnh N ếu khung hình tĩnh lặp lại với tốc độ đủ lớn độ phân giải mắt người không nhận biết nhấp nháy ảnh quan sát thấy vật thể chuyển động liên tục Với phim ảnh tốc độ 25 hình/giây N hưng vô tuyến truyền hình tốc độ chưa đạt yêu cầu N guyên nhân phim nhựa, khung hình tĩnh tức thời, VTTH, cần thời gian quét hết hình để thể khung hình nên Kết VTTH đòi hỏi tốc độ khung hình tới khoảng 50 hình/giây Khi chế tạo, việc quét 50x625 dòng giây khó khăn Để khắc phục, sử dụng kỹ thuật quét luân phiên hay kết hợp (Interlace) Dòng quét thứ quét dòng lẻ (1,3,5,7…), dòng quét sau quét dòng chẵn (2,4,6,8…) N hư khung hình cập nhật nửa hình ảnh tính toàn tốc độ khung hình 25 hình/giây Tuy nhiên hình ảnh vật thể cập nhật 50 lần/giây mắt người không nhận biết nhấp nháy ảnh Trong radar hàng hải, kỹ thuật quét luân phiên tạo chớp ảnh làm cho ảnh không liên tục sử dụng hình tivi cho radar hàng hải N guyên nhân ảnh radar phải chuyển hóa từ ảnh chế độ quét tròn với tốc độ chậm sang hình ma trận chữ nhật Một số radar sử dụng chế độ quét luân phiên, số radar sử dụng chế độ quét toàn 50-60 lần/giây để giảm chớp hình, tránh tượng mỏi mắt cho người quan sát Bộ phận quan trọng hình quét mành radar chuyển đổi tọa độ điểm ảnh từ hệ tọa độ cực (phương vị khoảng cách tới tâm ảnh) sang hệ tọa độ Đề N guyên lý chuyển đổi mô tả sau (hình vẽ sơ đồ khối) Qui đổi từ hệ tọa độ cực sang hệ tọa độ Đề theo công thức: X = R.sin θ ; Y = R cosθ Sau vòng quay anten, lưu tọa độ Đề lưu lại toàn liệu hình ảnh radar Máy tính xử lý thông số đưa hình lên ảnh tivi với tốc độ khác với vòng quay anten Tốc độ quét khung hình 50-60 hình/giây, tương ứng với 150-180 lần sau vòng quay anten (khoảng 3giây/vòng) nên cần phải xem xét cân nhắc việc trì ổn định ảnh ảnh việc cập nhật thay đổi ảnh Radar quét tròn cập nhật ảnh sau vòng quay anten Radar quét mành ảnh theo khung hình cập nhật sau vòng quay anten, có số liệu tọa độ 96 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải Theo qui định IMO, ảnh radar phải có bán kính hiệu dụng tối thiểu 180 mm, 250 mm, 340 mm tùy theo cỡ tàu Giả sử ảnh 340 mm có kích thước 940x625 pixel Mỗi pixel tối thiểu phải có tế bào nhạy cảm để lưu ảnh Thực tế, nhà chế tạo thường tăng số tế bào nhạy cảm cho pixel để tăng độ nét ảnh Bộ phận cảm biến gọi (memory plane) Khi chế tạo thường chế tạo theo tiêu chuNn định, ví dụ cảm biến 512, 768, 1024 hay 1360 pixel theo chiều dọc chiều ngang ảnh Tiêu chuNn kích thước hình hình chữ nhật theo tỉ lệ 4:3 θ Y x y X R Bộ tính khoảng cách X R Bộ lưu tọa độ Đề Bộ tính số học Bộ chuyển đổi θ góc quay anten Y ARPA Phát tín hiệu quét mành Trong hình vẽ minh họa, nhạy cảm hình thường có kích thước 1024 theo chiều dọc, 1320 theo chiều ngang có tỉ lệ khoảng 4:3 Phần ảnh hiển thị mục tiêu có kích thước bán kính 512 phần tử Các radar thường sử dụng chế độ lệch tâm trì chức theo dõi tính toán thông số mục tiêu, độ phân giải thực tế tia quét phải cao giá trị 512, thông thường khoảng 1000-1200 97 296 pixel Vùng hiển thị liệu 1320 pixel 1024 pixel 512 pixel Màn ảnh Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải D Màn hình ống phóng tia điện tử nguồn cao áp ka tốt sợi nung lưới điều khiển a nốt hội tụ chùm tia điện tử huỳnh quang điện cực cuộn gây lệch lớp bột than 98 [...]... trí 1, 2,3, ta thấy ảnh ảo của mục tiêu sẽ không còn là đường thẳng giống như hình dáng thật của mục tiêu nữa (hình vẽ) mà đã bị bẻ cong đi 16 o 2 50 N M tàu ta 2 7.5 N M 1 14 N M 3 9.5 N M 14 N M 48 N M 1 50 N M ảnh ảo do tia quét lần 2 của mục tiêu xuất hiện trên thang tầm xa 12 N M 1. 7 Các loại mục tiêu nhân tạo 1. 7 .1 RACON (Radar beacon) 27 3 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải. .. radar xung 12 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Trong đó: Môn học: Radar Hàng hải Br: dải thông của máy thu Radar F: Dải tần số phát của SART 1. 8 Ảnh hưởng của điều kiện khí quyển đến sự bức xạ sóng radar 1. 8 .1 Chân trời radar Trong điều kiện khí quyển bình thường, nhiệt độ và khí áp giảm dNn theo độ cao Khí áp trên mặt biển khoảng 10 13 mb, giảm khoảng 36 mb /10 00ft độ cao, nhiệt độ mặt biển khoảng 15 oC, giảm... ảnh hưởng của điều kiện khí tượng thủy văn… - Radar hàng hải thưởng sử dụng 3 loại bước sóng phát: 0.8 cm, 3 cm, 10 cm λ=3.2 cm (f=9,400 MHz): dải X-Band λ =10 cm (f=3,000 MHz): dải S-Band λ=0.8 cm (f=28,600 MHz): dải Q-Band Hầu hết các radar hàng hải đều thường sử dụng hai dải X-band và S-band 13 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải Với radar bước sóng 3.2 cm thông thường cho phép... D c Cần có: 2 〉Tx hay Ví dụ: Dmin = c.Tx 2 Tx =10 00 μs; Dmin =10 00(μs)x300(m/μs)/2 =15 0(km) ≈ 81 N M 26 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải Tx=2000 μs; Dmin=2000(μs)x300(m/μs)/2 ≈ 16 2 N M Tx=500 μs; Dmin=500(μs)x300(m/μs)/2 ≈ 40.5 N M Các xung phản xạ từ 1 mục tiêu ở xa U Tx Xung quét lần 2 Xung quét lần 1 t không hiện ảnh hiện ảnh hiện ảnh lần 2 Xung phát Ảnh phản xạ do tia quét lần... thì pin của SART đã yếu, cần phải thay thế Khi thử như vậy không nên thử lâu tránh hao pin N guyên tắc phát tín hiệu của SART được minh họa trong hình vẽ dưới đây 32 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải N guyên tắc phát tín hiệu như sau: 1 SART có thể thu nhận xung Radar phát tới trong bất kỳ tần số nào trong dải 9200 đến 9500 MHz 2 SART phát trả 1 chuỗi 12 xung tín hiệu dạng xung quét,... ảnh của màn ảnh Ví dụ: radar có tần số lặp xung PRF =10 00; góc mở ngang búp phát 2o Yêu cầu sau mỗi vòng quay của anten phải có 10 xung đập vào mục tiêu Tính tốc độ quay cần thiết của anten Có: số xung 10 = PRF α ng 6.n ; Từ đó tính được n = PRF 2 2 = 10 00 = 33.3rpm 60 6 .10 Như vậy vòng quay của anten tối đa là 33.3 vòng/phút 1. 5 Mục tiêu radar 1. 5 .1 Khái niệm mục tiêu radar và phân loại mục tiêu Mục... loại bước sóng 3.2 cm và 10 cm Mỗi loại có ưu điểm và nhược điểm riêng Trong đó radar 3.2 cm sẽ có khả năng phân biệt theo góc tốt hơn so với radar 10 cm Khi thiết kế radar, các nhà sản xuất thường cho một số lựa chọn về kích thước anten đối với từng loại radar Ví dụ một số chiều dài thông dụng của anten là 4ft, 6 ft, 7ft, 9ft 12 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải Xét về ảnh hưởng của... xung ngắn hơn để tăng khả năng phân 11 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải biệt theo khoảng cách Giảm thang tầm xa cũng là một biện pháp có thể giảm bớt chiều dài xung Ngoài ra cần điều chỉnh tốt màn chỉ báo radar, nếu cần có thể giảm bớt GAIN để tạm thời thu nhỏ đường kính chấm sáng biểu thị mục tiêu, hoặc có thể sử dụng các núm khử nhiễu thích hợp 1. 3.4 Khả năng phân biệt theo góc... xung cần thiết đập vào mục tiêu sau mỗi vòng quay của anten, ta có: 14 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Fx ≥ N min Môn học: Radar Hàng hải 6n α ng Tổng hợp lại, có: N min 6.n α ng ≤ Fx ≤ c 2.Dmax Trong thực tế, Fx khoảng từ 400-3200 xung/s 1. 4.4 Công suất phát xung (Px) Là công suất trong thời gian tác động của xung τx Px phụ thuộc điện áp a nốt, Magnetron, chiều dài xung Px càng lớn thì tầm xa tác... gian racon quét qua dải thông của radar (20 MHz) là 12 giây Đó chính là khoảng thời gian mà ảnh racon có thể xuất hiện trên màn ảnh của radar Thời gian anten radar quay hết 1 vòng là 3 giây N hư vậy ảnh racon có thể xuất hiện tối đa là 4 lần trong 4 vòng quay liên tiếp của anten sau mỗi 12 0 giây 29 Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải b Racon quét nhanh (Fast sweep racon) Tần số quét ... Xung cưa τx Tổ môn Máy điện – VTĐ Hàng hải Môn học: Radar Hàng hải Trong radar hàng hải thường sử dụng τx = 0 .1 ÷ μ s; Tần số lặp xung (PRF: Pulse Rate Frequency) Fx = 1/ Tx = 400 ∼ 4000 xung/giây... động quãng đường d1 Ta dễ dàng tính mối tương quan yếu tố khoảng cách thời gian sau: t1 = d1 2.D1 = v1 c c vận tốc truyền sóng điện từ không gian Từ tính được: D1 = d1 c 2.v1 Nếu có mục tiêu... thu tín hiệu vô tuyến điện Sơ đồ nguyên lý trình phát thu tín hiệu sóng vô tuyến điện sau: tin tức Mã hóa Máy phát Môi trường truyền sóng Máy phát Máy thu Giải mã tin tức Máy thu 1. 1 Khái niệm