LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng
tôi. Các số liệu, kết quả được nêu ra trong bản luận văn này là hoàn toàn trung
thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình nghiên cứu
nào khác trước đó.
Đồng thời, tôi cũng xin cam đoan rằng, các thông tin được trích dẫn
trong luận văn đều đã được chỉ rõ về xuất xứ, nguồn gốc và đảm bảo tính
chính xác.
Hải Phòng, ngày 10 tháng 09 năm 2014
Tác giả

KS. Lê Xuân Việt

i


LỜI CẢM ƠN
Tác giả trân trọng cám ơn các thầy trong Ban chủ nhiệm Khoa Hàng hải,
Viện Đào tạo Sau đại học, các phòng, ban, thư viện, v.v, đã đóng góp, tạo
điều kiện thuận lợi, giúp tác giả trong việc cung cấp tài liệu, số liệu, v.v, để
hoàn thành luận văn.
Tác giả trân trọng cám ơn đến các Thầy giáo, cán bộ đồng nghiệp trong
Khoa, gia đình, bạn bè và người thân đã động viên, đóng góp nhiều ý kiến
quý báu và tạo điều kiện để tác giả hoàn thành luận văn đúng thời hạn.
Tác giả xin bày tỏ lời cám ơn chân thành tới thầy giáo TS. Nguyễn Minh
Đức đã chỉ dẫn, hướng dẫn tận tình chu đáo trong suốt quá trình làm luận văn
cũng như quá trình theo học cao học tại Trường Đại học Hàng hải Việt Nam.
Mặc dù tác giả rất cố gắng trong quá trình thực hiện và viết luận văn,
nhưng với nội dung khá lớn, việc thu thập và xử lý tài liệu nhiều và bản thân
còn những hạn chế nhất định, vì vậy khó tránh khỏi những khiếm khuyết. Tác
giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến xây dựng của các thầy, các đồng

HM
PT
PL
∆L
VB.NET

Giải thích
Hướng thật của tàu
Tốc độ tàu
Radio Detection and Ranging
Cathode-Ray Tube : Ống phóng tia điện tử
Heading: Hướng mũi tàu
Speed Over Ground: Hướng mũi tàu
Latitude
Longtitude
Heading Marker: Vạch dấu mũi tàu
Phương vị thật
Phương vị La bàn
Sai số La bàn
Visual basic. NET

iv


DANH MỤC CÁC BẢNG
Số bảng
1.1
1.2

Tên bảng


11

1.5

Hải đồ đã cũ và hư hỏng

12

2.1

Mô tả nguyên lý chung của RADAR theo sơ đồ khối

18

2.2

Nguyên lý đo khoảng cách

22

2.3

Nguyên lý đo góc

23

2.4

Sơ đồ khối ống phóng tia điện tử


72

vi

Trang
10
11


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Theo số liệu thống kê, ngày nay vận tải đường biển chiếm khoảng 80%
tổng lượng hàng hoá luân chuyển trên thế giới, riêng ở Việt Nam là hơn 90%.
Công nghiệp vận tải đường biển thế giới hiện đang ngày càng phát triển với
xu hướng ngày càng hiện đại và đa dạng. Các cảng biển được các nước trên
thế giới triệt để khai thác với quy mô cảng và số lượng cảng tăng nhanh.
Ngày 23/06/1994 Việt Nam phê chuẩn “Công ước Quốc tế của Liên
hiệp quốc về Luật biển 1982”, từ đó đến nay ngành hàng hải phát triển một
cách nhanh chóng cả về số lượng cũng như chất lượng.
Chúng ta có thể nhận thấy số lượng hàng hoá xuất khẩu và nhập khẩu
của nước ta thông qua đường biển ngày càng tăng. Công nghiệp đóng tàu
những năm qua cũng đã phát triển vượt bậc đã đưa Việt Nam vào danh sách
những nước có công nghiệp đóng tàu ở vị trí dẫn đầu trên thế giới.
Ngoài ra, đội ngũ thuyền viên của nước ta cũng đã được nâng cao cả
chuyên môn nghiệp vụ cũng như tay nghề, được bạn bè thế giới đánh giá cao.
Chỉ xét trong vòng 10 năm qua thì đội ngũ thuyền viên đã đảm nhận khai thác
trên những con tàu siêu trường, siêu trọng trên những tuyến hàng hải lớn, điều
mà trước đây 10 năm không có hay chỉ dừng ở mức độ sỹ quan vận hành và
mức thuyền viên trợ giúp.

mềm mô phỏng phục vụ công tác học tập và thực hành môn Địa văn cho
sinh viên Khoa Hàng hải – Trường Đại học Hàng hải Việt Nam” được thực
hiện với mục đích:
Đưa ra các phương pháp xác định vị trí tàu kết hợp với sử dụng các
chức năng của RADAR để thực hành công tác xác định vị trí tàu và giải các
bài toán Địa văn;

2


Nghiên cứu, xây dựng phần mềm mô phỏng màn hình RADAR để phục
vụ học tập và thực hành môn Địa văn;
Đưa ra một tài liệu phục vụ cho các giảng viên có thể tham khảo để
giảng dạy cho sinh viên;
Xây dựng phần mềm mô phỏng RADAR để thuyền viên, sinh viên
đang học tập tại trường có thể sử dụng các chức năng của RADAR để phục vụ
công tác xác định vị trí tàu cũng như giải các bài toán liên quan.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
Đề tài tập trung nghiên cứu xây dựng phần mềm mô phỏng màn hình
RADAR. Từ đó dựa trên cơ sở các phương pháp xác định vị trí tàu tạo điều
kiện giúp cho sinh viên có công cụ hỗ trợ để phục vụ học tập và thực hành
môn Địa văn. Phạm vi chủ yếu của đề tài là mô phỏng màn hình RADAR với
đầy đủ các chức năng để phục vụ công tác xác định vị trí tàu cũng như giải
các bài toán liên quan.
4. Phương pháp nghiên cứu
Từ mục đích và đối tượng nghiên cứu, đề tài thực hiện theo phương
pháp tiếp cận cơ sở khoa học liên quan đến vấn đề giảng dạy lý thuyết gắn
liền với công tác thực hành. Tác giả muốn xây dựng phần mềm mô phỏng
màn hình RADAR thể hiện chính xác chân thực khu vực luồng TOKYO và tờ
hải đồ Japan W90. Để phục vụ công tác xác định vị trí tàu, sinh viên sẽ sử

1.1. Vị trí, vai trò, đặc điểm của môn học Địa văn hàng hải
1.1.1.

Vị trí, vai trò của môn học Địa văn hàng hải trong

ngành Điều khiển tàu biển
Trong thời đại hiện nay, ngành hàng hải trên thế giới nói chung và ở nước
ta nói riêng đang phát triển rất mạnh mẽ nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao
về giao thông, vận tải đường thủy. Giao thông đường thủy không những đáp
ứng nhu cầu đi lại, vận chuyển hàng hóa mà còn góp phần quan trọng nhằm
phát triển giao lưu giữa các quốc gia, mang lại ngoại tệ cho đất nước.
Để đảm bảo quá trình vận tải được thuận lợi, an toàn hàng hải luôn là yếu
tố được đặt lên hàng đầu. Đóng góp vào việc duy trì an toàn hàng hải, môn
học Địa văn hàng cung cấp cho sinh viên ngành Điều khiển tàu biển những
kiến thức cơ bản và đầy đủ từ những hiều biết cơ bản về hình dạng, kích
thước trái đất, phép chiếu hải đồ, các hệ thống phao đèn và dấu hiệu, tới
những phương pháp xác định vị trí tàu, thao tác tuyến hành trình hay lập kế
hoạch chuyến đi.
Các nội dung thực hành của môn học Địa văn hàng hải đều được tiến hành
tại phòng thực hành Hải đồ, nơi cung cấp, rèn luyện cho sinh viên những kỹ
năng nghề nghiệp cần thiết cho công việc trên tàu sau này.

5


1.1.2.

Đặc điểm môn học, các yêu cầu khi học thực hành môn

Địa văn hàng hải trong chương trình đào tạo của trường Đại học

hải, các tài liệu, ấn phẩm hàng hải, hải đồ Anh, Việt nam, Úc, ....
2. Thực trạng giảng dạy, hướng dẫn thực hành tại phòng thực hành hải
đồ bộ môn hàng hải.
2.1. Các bài tập thực hành tại phòng thực hành hải đồ bộ môn hàng hải
Trên cơ sở các môn học Địa văn Hàng hải, sinh viên được hướng dẫn
thực hành các nội dung tương ứng với phần lý thuyết của môn học. Cụ thể,
khi thực hành tại phòng thực hành Hải đồ các sinh việc được thực hành các
nội dung chính sau:
+ Bài 1: Giới thiệu dụng cụ thao tác hải đồ
+ Bài 2: Hải đồ và mã kí hiệu hải đồ
+ Bài 3: Giới thiệu về các hệ thống, thiết bị báo hiệu hàng hải
+ Bài 4: Xác định vị trí một điểm trên hải đồ
+ Bài 5: Xác định vị trí, đo hướng và khoảng cách trên hải đồ
+ Bài 6: Thao tác tuyến hành hải dự tính
+ Bài 7: Thao tác tuyến hành trình và xác định vị trí tàu
+ Bài 8: Ấn phẩm hàng hải
+ Bài 9: Tu chỉnh hải đồ
+ Bài 10: Thao tác tuyến hành hải dự tính tổng hợp
+ Bài 11: Hàng hải cung vòng lớn
+ Bài 12: Sử dụng lịch thuỷ triều Anh để dự đoán thuỷ triều
+ Bài 13: Bài tập về thuỷ triều
+ Bài 14: Lập kế hoạch chuyến đi

7


2.2. Nhu cầu sử dụng phòng thực hành hải đồ trong mỗi năm học
Khảo sát tình hình sử dụng phòng thực hành hải đồ cho hai năm học
2012-2013 và 2013- 2014 theo bảng:
Bảng 1.1: Nhu cầu sử dụng phòng thực hành Hải đồ năm học 2012-2013,


Địa văn hàng hải 3

07

28

140

Tổng

21

84

420

Địa văn hàng hải 2

7

28

140

2

5

25


2013-2014
Kỳ 1

Địa văn hàng hải 2
(Hệ cao đẳng)

Kỳ 2

Hiện nay, mỗi nhóm học phần thường bao gồm từ 60 - 65 sinh viên, vì
vậy thường được chia làm bốn nhóm thực hành với số lượng thường từ 15 17 sinh viên trên một nhóm. Theo chương trình đào tạo của trường, mỗi nhóm
thực hành môn Địa văn hàng hải kéo dài trong vòng 5 tuần, với mỗi ca thực
hành 2 tiết/tuần. Số liệu thống kê qua hai năm học trên (chưa kể các lớp thực
hành trong các đợt thực tập thủy thủ, thực tập sỹ quan, các lớp tại chức, liên
thông) có thể thấy nhu cầu sử dụng phòng thực hành hải đồ là rất lớn, trong

8


thời gian học chính của hai học kỳ trong năm học, gần như ngày nào cũng có
nhóm thực hành.
Ví dụ:
- Với năm học 2012-2013, thời gian học chính của năm là 30 tuần tương ứng
với 150 ngày (tính 5 ngày học/tuần), số lượt thực hành trong năm là 420
Vậy trung bình có 420/150 = 2,8 lượt thực hành/ngày.
- Với năm học 2013-2014 con số này là: 405/150 = 2,7 lượt/ ngày
Nhu cầu thực hành tại phòng thực hành Hải đồ cao cho thấy cơ sở vật chất
phòng thực hành cũng cần được đầu tư, bổ xung thường xuyên nếu không sẽ
nhanh chóng bị xuống cấp, hư hỏng.
2.3. Thực trạng cơ sở vật chất phòng thực hành hải đồ bộ môn hàng hải.


Cái

2004

30

Compa chì hàng hải

Cái

2004

15

Compa đo hàng hải

Cái

2004

15

Thước EKE hàng hải

Bộ

2004

20

Cái

2008

1

Quạt trần

Cái

2008

4

Ghế gỗ
Cái
2008
Qua bảng kê tài sản phòng thực hành hải đồ trên có thể thấy rõ:

2

Hầu hết các dụng cụ, ấn phầm hàng hải sử dụng cho việc thực hành đều
được đưa vào sử dụng từ rất lâu (2003, 2004), với tần xuất sử dụng lớn và ý
thực sử dụng của một số sinh viên còn chưa cao, nên thực tế nhiều dụng cụ bị
hư hỏng, nhiều chức năng của các dụng cụ không còn như tình trạng ban đầu.
Hình 1.1: Thước song song tình trạng tốt

Hình 1.2: Thước song song đã bị mờ hết các vạch

10

nhà trường còn thiếu. Điều này có thể do nhiều nguyên nhân:
Dụng cụ, tài liệu, ấn phẩm sử dụng trên phòng thực hành còn thiếu nhiều
về số lượng, kém về chất lượng, chưa đúng chủng loại yêu cầu, dẫn đến nhiều
nội dung, kỹ năng thực hành không được hướng dẫn cụ thể, nhiều kỹ năng chỉ
được giới thiệu, thời gian thao tác của sinh viên cũng lâu hơn, thiếu chính xác.
Ý thức học tập của một bộ phận sinh viên chưa cao, nhiều sinh viên chưa
thực sự thấy được tầm quan trọng của công tác thực hành, vì vậy hay lơ là
không tập trung nghe giảng hay thực hiện các yêu cầu của giáo viên hướng
dẫn.
Việc bố trí thời gian thực hành chưa hợp lý, nhiều nhóm được bố trí thực
hành khi nội dung lý thuyết của phần thực hành còn chưa được dạy.
Phương pháp giảng dạy hướng dẫn thực hành chưa thực sự thống nhất,
phù hợp và hiệu quả. Đa số giáo viên khi tham gia giảng dạy hướng dẫn thực
hành đều theo phương pháp trực quan và hướng dẫn bằng kinh nghiệm thực
tiễn là chính, chưa thống nhất được các quy trình hướng dẫn cụ thể dùng
chung cho các giáo viên, kết quả là học viên nắm bắt và triển khai vấn đề
không thống nhất, có nội dung trừu tượng, hiệu quả kém. Đây chính là
nguyên nhân chính và cũng là đòi hỏi khách quan để đổi mới quy trình hướng
dẫn thực hành.

13


2.5. Yêu cầu khách quan phải đổi mới quy trình hướng dẫn thực hành,
nâng cao chất lượng thực hành và các tồn tại cần giải quyết.
Từ phân tích về các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng giảng dạy thực
hành cho thấy: việc tăng cường đầu tư cơ sở vật chất, việc đổi mới, thống nhất
về quan điểm, phương pháp, quy trình giảng dạy trong hướng dẫn thực hành
tại phòng thực hành Hải đồ là tất yếu.
Đây là một yêu cầu của thực tế, nhằm trang bị những kỹ năng nghề

phụ trợ với tính trực quan cao để cải thiện việc dạy và học thực hành cho
phòng thực hành Hải đồ.
Tác giả muốn xây dựng phần mềm mô phỏng màn hình RADAR với đầy
đủ các chức năng để sinh viên có điều kiện khai thác sử dụng kết hợp với hải
đồ đi biển giúp sinh viên có thể nhận dạng được mục tiêu và xác định được vị
trí tàu cũng như giải được các bài toán liên quan.

15


CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÂY DỰNG
PHẦN MỀM MÔ PHỎNG PHỤC VỤ CÔNG TÁC HỌC TẬP VÀ
THỰC HÀNH MÔN ĐỊA VĂN
1. Giới thiệu về RADAR hàng hải.
1.1.

Lý thuyết về RADAR.

RADAR là phương tiện vô tuyến điện dùng để phát hiện và xác định vị trí
của mục tiêu so với trạm radar. Vì vậy RADAR được sử dụng rộng rãi trong
cả lĩnh vực quân sự và giao thông. Đặc biệt là ngành đường biển và đường
không.
Thuật ngữ RADAR là viết tắc của Radio Detection And Ranging, tức là
dùng sóng vô tuyến để xác định phương vị và khoảng cách tới mục tiêu .
Dù các nguyên lý cơ bản của radar được các nhà khoa học Anh và Mỹ phát
hiện đầu tiên trong chiến tranh thế giới thứ hai, việc dùng tín hiệu dội như là
một thiết bị hàng hải không phải là một phát minh mới .
Trước khi có RADAR, khi hành hải trong sương mù ở gần bờ biển gồ ghề,
tàu thuyền có thể thổi một hồi còi, bắn một phát súng, hoặc gõ chuông .
Khoảng thời gian từ khi phát tín hiệu âm thanh đến khi nhận được tín hiệu

C *t
2

trong đó: - D: khoảng cách từ radar đến mục tiêu
- C: tốc độ truyền sóng (3*108 m/s)
- t: thời gian truyền sóng (đi và phản xạ trở về)
Tính chất của sóng radio:
-

Lan truyền trong không gian theo đường thẳng.

-

Tốc độ lan truyền không đổi: C = 3*108 m/s

-

Mang năng lượng lớn, gặp mục tiêu sẽ phản xạ trở về.

17


Khối
đồng bộ

Máy phát
Khối
chuyển mạch

Khối


Xung răng cưa

-

Xung vng

18


-

Xung siêu cao tần (xung radio)

Các đặc trưng của xung radio bức xạ vào không gian đi thám sát mục tiêu:
-

Chiều dài xung: τx

-

Chu kỳ lập xung: Tx

Thông thường hiện nay:
-

τx = 0.01 ÷ 3 µs

-