Về một phương pháp định vị chủ động phục vụ đặc công nước

Trong bài báo, trên cơ sở của hệ thống thông tin liên lạc dưới nước hiện có và nhu cầu thực tế đối với các đơn vị Đặc công nước, chúng tôi đề xuất giải pháp định vị dưới nước theo phương pháp chủ động nhằm phục vụ cho huấn luyện, cứu nạn, cứu hộ của đặc công nước, việc cất giữ và tìm kiếm nhanh chóng các vũ khí, trang bị, mốc giới dưới nước bằng việc kết hợp kỹ thuật điện tử, điện tử dưới nước và công nghệ thông tin.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Về một phương pháp định vị chủ động phục vụ đặc công nước Kỹ thuật điện tử VỀ MỘT PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ CHỦ ĐỘNG PHỤC VỤ ĐẶC CÔNG NƯỚC Lê Thanh Hải1*, Vũ Hải Lăng1, Trần Quang Giang1 Tóm tắt: Trong bài báo, trên cơ sở của hệ thống thông tin liên lạc dưới nước hiện có và nhu cầu thực tế đối với các đơn vị Đặc công nước, chúng tôi đề xuất giải pháp định vị dưới nước theo phương pháp chủ động nhằm phục vụ cho huấn luyện, cứu nạn, cứu hộ của đặc công nước, việc cất giữ và tìm kiếm nhanh chóng các vũ khí, trang bị, mốc giới dưới nước bằng việc kết hợp kỹ thuật điện tử, điện tử dưới nước và công nghệ thông tin. Đồng thời đánh giá mang tính lý thuyết sự ảnh hưởng của sai số phép đo khoảng cách đến kết quả phép định vị và sự tối ưu hóa trong việc bố trí các trạm cơ sở với một yêu cầu nhất định về sai số cho phép trong định vị. Từ khóa: Đặc công nước, Định vị chủ động dưới nước, Kho tàng dưới nước. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Việc xác định chính xác vị trí của các đặc công nước và các kho tàng dưới nước đang là vấn đề nghiên cứu có tính cấp thiết trong huấn luyện cũng như trong chiến đấu. Có nhiều công trình nghiên cứu và giải pháp kỹ thuật đã được áp dụng nhưng mang tính định tính, dự đoán với độ chính xác thấp gây khó khăn trong đánh giá chất lượng huấn luyện, cứu hộ, cứu nạn, chiến đấu và đặc biệt là việc cất giữ, tìm kiếm dưới nước, cụ thể như: xác định bằng GPS (trên mặt nước), tự cảm nhận của người chỉ huy hoặc đo được khoảng cách từ mục tiêu tới tọa độ đã biết [1]..vv. Trên cơ sở các trang thiết bị hiện có và công nghệ điện tử dưới nước, chúng tôi đề xuất một phương pháp định vị chủ động dưới nước nhằm phục vụ cho huấn luyện, cứu nạn, cứu hộ của đặc công nước, việc cất giữ và tìm kiếm nhanh chóng kho tàng (các vũ khí, trang bị, mốc giới) dưới nước. 2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG Yêu cầu cơ bản của giải pháp là biết được khoảng cách khác nhau từ mục tiêu (đặc công nước, kho tàng) đến các thiết bị thu phát với vị trí đã biết đặt tại trung tâm (trạm cơ sở). Việc giải bài toán định vị dựa trên yêu cầu cơ bản này là khả thi. Bên cạnh đó, bài báo cũng đánh giá mang tính lý thuyết sự ảnh hưởng của sai số phép đo khoảng cách đến kết quả phép định vị và sự tối ưu hóa trong việc bố trí các vị trí trung tâm với một yêu cầu nhất định về sai số cho phép trong định vị. 2.1. Yêu cầu về trang thiết bị Theo hình 1, khi biết được tổng thời gian từ khi Hỏi đến khi Đáp, biết vận tốc truyền âm dưới nước chúng ta sẽ xác định được khoảng cách từ trạm cơ sở đến mục tiêu theo công thức sau: 68 L.T.Hải, V.H.Lăng, Tr.Q. Giang, “Về một phương pháp …. phục vụ đặc công nước.” Nghiên cứu khoa học công nghệ v .( t   t ) r (1) 2 trong đó, r là khoảng cách giữa trạm cơ sở và mục tiêu; v là vận tốc lan truyền âm dưới nước; t là thời gian từ khi phát tín hiệu Hỏi đến khi nhận được tín hiệu Đáp và t là thời gian giữ chậm do quá trình xử lý trong thiết bị và đặc thù lan truyền của sóng âm trong nước (trong trường hợp lý tưởng thời gian giữ chậm là vô cùng bé thì t ≈0). Có các hệ thống Hỏi - Đáp hoạt động theo mô hình sau: Tín hiệu Hỏi Trạm cơ sở Mục tiêu Tín hiệu Đáp r Hình 1. Mô hình xác định khoảng cách chủ động. - Các trang bị này coi như đã có trên cơ sở một số công trình nghiên cứu đã công bố gần đây [1]. 2.2. Mô hình hệ thống và phạm vi nghiên cứu - Không quan tâm tới độ sâu mà giả thiết rằng cả mục tiêu và trạm cơ sở nằm trên mặt phẳng. - Giả thiết rằng tốc độ truyền âm dưới nưới là không đổi trong khoảng ri. - Mục tiêu: Có thể có rất nhiều mục tiêu mà không ảnh hưởng tới kết quả định vị, vì yêu cầu trang thiết bị đáp ứng yêu cầu Hỏi-Đáp chủ động với mỗi một mục tiêu có mật khẩu riêng do vậy trong mô hình chỉ lấy một mục tiêu (tọa độ x,y) để xét mà không ảnh hưởng tới tính tổng quát (chưa tính đến yếu tố thời gian). - Trạm cơ sở: Có 3 trạm cơ sở (T1, T2, T3) đặt cách nhau lần lượt với khoảng cách d1 và d2. Tọa độ đã biết của các trạm cơ sở lần lượt là (x1,y1), (x2,y2), (x3,y3). - Khoảng cách đo được từ các trạm cơ sở tới mục tiêu lần lượt là: r1, r2, r3. - Có 01 trung tâm tính toán và điều khiển chung. y Mục tiêu (x,y) r3 r2 r1 d2 T3 (x3,y3) d1 T2 (x2,y2) T1 (x1,y1) Trung tâm tính toán và điều khiển (0,0) x Hình 2. Mô hình hệ thống. Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Điện tử, 10 - 2015 69  Kỹ thuật điện tử 2.3. Cơ sở toán học của giải pháp - Phương trình đường tròn (C1) các mục tiêu cách T1 với bán kính r1: ( x1  x ) 2  ( y1  y ) 2  r12 (2) - Phương trình đường tròn (C2) các mục tiêu cách T2 với bán kính r2: ( x 2  x ) 2  ( y 2  y ) 2  r22 ...