Sử dụng bộ điều khiển PLC và phần mềm unity 3D trong thiết kế hệ thống mô phỏng radar hàng hải

Tóm tắt

Bài báo này trình bày giải pháp sử dụng bộ điều

khiển PLC và phần mềm Unity 3D trong thiết kế

hệ thống mô phỏng radar hàng hải trong đó, quá

trình truyền và nhận dữ liệu giữa phần cứng và

phần mềm cũng được tích hợp trong hệ thống mô

phỏng như tọa độ, tốc độ, hướng của tàu chủ và

tàu mục tiêu. Ngoài ra, phát triển và ứng dụng dữ

liệu biển Việt Nam khi xây dựng các kịch bản huấn

luyện. Hệ thống này là một tổ hợp các thiết bị để

huấn luyện và đào tạo về an toàn của thuyền viên

trên biển. Nó không chỉ giúp học viên thao tác trên

thiết bị trực quan, sinh động với các tình huống

huấn luyện quen thuộc mà còn trang bị cho học

viên những kỹ năng cần thiết trước khi thao tác,

vận hành trên thiết bị thực tế, nâng cao hiệu quả

huấn luyện hàng hải tại Việt Nam.

Từ khóa: Hệ thống mô phỏng radar hàng hải,

phần mềm mô phỏng radar, màn hình radar.

Abstract

This article presents a solution using the PLC

controller and Unity 3D software in designing

Radar simulation system. Besides, the process of

transmitting and receiving data between

hardware and software is also integrated into the

simulation system such as the coordinate, speed

and heading of ownership and target ship.

Additionally, developing and creating specificity

for the system when building training scenarios

using data of Vietnam’s Sea. This system is a

device for effective education concerning safety in

ship navigation. It will help not only students

manipulate visual equipment, vividly with familiar

training situations, but also equipping the

trainees with necessary skills before manipulating

and operating on real equipment, improving the

efficiency of maritime training in Vietnam.

Keywords: Marine Radar simulation system,

radar simulator software, radar screens.

Sử dụng bộ điều khiển PLC và phần mềm unity 3D trong thiết kế hệ thống mô phỏng radar hàng hải trang 1

Trang 1

Sử dụng bộ điều khiển PLC và phần mềm unity 3D trong thiết kế hệ thống mô phỏng radar hàng hải trang 2

Trang 2

Sử dụng bộ điều khiển PLC và phần mềm unity 3D trong thiết kế hệ thống mô phỏng radar hàng hải trang 3

Trang 3

Sử dụng bộ điều khiển PLC và phần mềm unity 3D trong thiết kế hệ thống mô phỏng radar hàng hải trang 4

Trang 4

Sử dụng bộ điều khiển PLC và phần mềm unity 3D trong thiết kế hệ thống mô phỏng radar hàng hải trang 5

Trang 5

Sử dụng bộ điều khiển PLC và phần mềm unity 3D trong thiết kế hệ thống mô phỏng radar hàng hải trang 6

Trang 6

pdf 6 trang baonam 9880
Bạn đang xem tài liệu "Sử dụng bộ điều khiển PLC và phần mềm unity 3D trong thiết kế hệ thống mô phỏng radar hàng hải", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Sử dụng bộ điều khiển PLC và phần mềm unity 3D trong thiết kế hệ thống mô phỏng radar hàng hải

Sử dụng bộ điều khiển PLC và phần mềm unity 3D trong thiết kế hệ thống mô phỏng radar hàng hải
KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ 
72 
SỐ 66 (4-2021) 
TẠP CHÍ ISSN: 1859-316X 
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG HẢI 
JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY 
SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC VÀ PHẦN MỀM UNITY 3D TRONG 
THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÔ PHỎNG RADAR HÀNG HẢI 
USING PLC CONTROLLER AND UNITY 3D SOFTWARE IN DESIGNING 
MARITIME RADAR SIMULATION SYSTEM 
NGUYỄN THANH VÂN*, ĐINH ANH TUẤN, NGUYỄN VĂN HÙNG 
Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam 
*Email liên hệ: vanntb.ddt@vimaru.edu.vn 
Tóm tắt 
Bài báo này trình bày giải pháp sử dụng bộ điều 
khiển PLC và phần mềm Unity 3D trong thiết kế 
hệ thống mô phỏng radar hàng hải trong đó, quá 
trình truyền và nhận dữ liệu giữa phần cứng và 
phần mềm cũng được tích hợp trong hệ thống mô 
phỏng như tọa độ, tốc độ, hướng của tàu chủ và 
tàu mục tiêu. Ngoài ra, phát triển và ứng dụng dữ 
liệu biển Việt Nam khi xây dựng các kịch bản huấn 
luyện. Hệ thống này là một tổ hợp các thiết bị để 
huấn luyện và đào tạo về an toàn của thuyền viên 
trên biển. Nó không chỉ giúp học viên thao tác trên 
thiết bị trực quan, sinh động với các tình huống 
huấn luyện quen thuộc mà còn trang bị cho học 
viên những kỹ năng cần thiết trước khi thao tác, 
vận hành trên thiết bị thực tế, nâng cao hiệu quả 
huấn luyện hàng hải tại Việt Nam. 
Từ khóa: Hệ thống mô phỏng radar hàng hải, 
phần mềm mô phỏng radar, màn hình radar. 
Abstract 
This article presents a solution using the PLC 
controller and Unity 3D software in designing 
Radar simulation system. Besides, the process of 
transmitting and receiving data between 
hardware and software is also integrated into the 
simulation system such as the coordinate, speed 
and heading of ownership and target ship. 
Additionally, developing and creating specificity 
for the system when building training scenarios 
using data of Vietnam’s Sea. This system is a 
device for effective education concerning safety in 
ship navigation. It will help not only students 
manipulate visual equipment, vividly with familiar 
training situations, but also equipping the 
trainees with necessary skills before manipulating 
and operating on real equipment, improving the 
efficiency of maritime training in Vietnam. 
Keywords: Marine Radar simulation system, 
radar simulator software, radar screens. 
1. Đặt vấn đề 
Trên thế giới hiện nay có một số công trình nghiên 
cứu về hệ thống mô phỏng radar hàng hải, cũng như 
thiết kế, chế tạo thành công hệ thống, điển hình một 
số hãng như Transas [1], Furuno [2]. Với công nghệ 
mô phỏng tiên tiến, nhưng khi máy chủ bị sự cố toàn 
bộ hệ thống sẽ không hoạt động được, quan trọng hơn 
nữa là kinh phí bảo dưỡng, bảo trì lớn và phụ thuộc 
hoàn toàn vào công nghệ nước ngoài. 
Ở trong nước, các công trình nghiên cứu về hệ 
thống còn hạn chế, chỉ có bài báo nghiên cứu xây dựng 
phần mềm mô phỏng radar [3], trong đó các tác giả 
trình bày cách xây dựng phần mềm mô phỏng radar 
dựa trên Visual Studio với giao diện đơn giản, chưa 
sát với hình ảnh của radar trên thực tế. Do đó, người 
vận hành khó có thể nắm bắt được hết thông số cũng 
như quy trình thực hành dẫn đến khó khăn khi vận 
hành với radar thực. Tuy các phương pháp xây dựng 
hệ thống mô phỏng radar nói trên có những ưu nhược 
điểm riêng nhưng độ chính xác giống với radar thật 
chưa đạt được yêu cầu huấn luyện [3]. Có những 
trường hợp chính xác đạt đến 90% nhưng xét về mặt 
kinh tế và kỹ thuật không được tối ưu nhất [1], [2]. 
Trong bài báo này, nhóm tác giả đề xuất xây dựng 
công nghệ mô phỏng hệ thống radar dựa trên phần 
mềm Unity 3D và bộ điều khiển PLC với những cấu 
trúc truyền và nhận dữ liệu sau đó hiển thị trên màn 
hình radar để đáp ứng được yêu cầu trong công tác 
đào tạo và huấn luyện tại Việt Nam cũng như khả năng 
áp dụng trên thực tế. 
Nội dung chính của bài báo được sắp xếp theo thứ 
tự như sau: Mục 2 xây dựng cấu trúc cho hệ thống mô 
phỏng radar. Mục 3 đề xuất thuật toán truyền và nhận 
dữ liệu giữa máy tính chủ và máy tính radar. Mục 4 là 
thực hiện mô phỏng hoạt động của hệ thống radar và 
phần cuối cùng là kết luận. 
2. Xây dựng cấu trúc cho hệ thống mô phỏng radar 
“Radar” là viết tắt của “Radio Dectection And 
Ranging” là hệ thống xác định vị trí của mục tiêu bằng 
việc đo cự ly và phương vị nhờ nguyên lý sóng phản 
KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ 
73 SỐ 66 (4-2021) 
TẠP CHÍ ISSN: 1859-316X 
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG HẢI 
JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY 
xạ. Radar hoạt động ở tần số vô tuyến siêu cao có bước 
sóng siêu ngắn, dưới dạng xung và được phát theo 1 
tần số lặp xung nhất định [4]. Hệ thống mô phỏng 
radar là tổ hợp hệ thống phần cứng và phần mềm để 
mô phỏng lại nguyên lí hoạt động cũng như các thao 
tác vận hành của một thiết bị radar thực. 
Trên Hình 1 là cấu trúc chung của hệ thống mô phỏng 
radar hàng hải do nhóm tác giả xây dựng: 
Hình 1. Cấu trúc hệ thống mô phỏng 
Khối 1: Máy chủ mô phỏng (Workstation) đây là 
máy tính có chức năng mô phỏng 3D hệ thống hàng 
hải như tàu chủ, tàu mục tiêu, thời tiết và xây dựng 
được địa hình, địa vật tùy vào từng khu vực cảng nhất 
định. Ở khối này, dữ liệu của tàu chủ và tàu mục tiêu 
được thiết lập sao cho giống với thực tế nhất. 
Khối 2: Thiết bị mạng (Ethernet Switch) khối này 
có chức năng tạo ra đường dẫn thông tin giữa các máy 
tính với nhau giúp cho chúng có thể giao tiếp gửi và 
nhận dữ liệu được. 
Khối 3: Máy tính mô phỏng Radar hàng hải (Radar 
Computer) đây là máy tính có chức năng nhận dữ liệu 
từ máy chủ gửi sang sau đó giải mã dữ liệu. Tiếp theo, 
dữ liệu này sẽ được tính toán, xử lí phù hợp để hiển 
thị lên màn hình. Ngoài ra, dữ liệu ở máy tính mô 
phỏng radar được mã hóa và gửi sang máy tính hải đồ 
điện tử (ECDIS) để hiển thị thông số nhận dạng tự 
động (AIS) của tàu chủ và tàu mục tiêu. 
Khối 4: Bộ điều khiển khả trình PLC, thực hiện 
nhận và xử lý dữ liệu từ các thiết bị khác chuyển tới 
như vô lăng, tay trang điều khiển, la bàn, sau đó sẽ 
gửi sang máy tính chủ thông qua mạng ethernet. Đồng 
thời cũng nhận dữ liệu từ máy chủ để hiển thị lên màn 
hình trong bàn điều khiển. 
3. Xây dựng thuật toán truyền và nhận dữ liệu 
trong hệ thống mô phỏng radar 
Hiện nay, có rất nhiều giao thức truyền dữ liệu như 
TCP/IP, UDP, HTTP, FTP,... mà trong đó, mỗi giao 
thức đều có ưu nhược điểm nhất định. Tùy vào từng 
bài toán cụ thể mà có thể sử dụng các giao thức khác 
nhau. Trong nghiên cứu này nhóm tác giả đã sử dụng 
giao thức UDP (User Datagram Protocol). Đây là 
một trong những giao thức cốt lõi IP/Ethernet. Khi 
sử dụng giao thức UDP giúp chương trình trên máy 
tính có thể gửi những dữ liệu ngắn được gọi là 
datagram tới máy khác. Đây là giao thức có tốc độ 
truyền nhanh và truyền các gói dữ liệu liên tục. 
3.1. Thuật toán truyền dữ liệu từ máy chủ đến 
máy tính radar 
Thuật toán xây dựng quy trình truyền dữ liệu được 
trình bày như Hình 2. 
Trước tiên, nhóm tác giả xây dựng giao diện mô 
phỏng hàng hải trên máy tính chủ dựa trên phần mềm 
Unity 3D với ngôn ngữ lập trình C#. Các thông số 
chính gửi cho radar có thể kể đến như tọa độ, tốc độ, 
hướng,... tàu chủ và tàu mục tiêu. 
Bước 1: Thực hiện thiết lập các địa chỉ IP tĩnh cho 
máy chủ: 192.168.0.140, cổng port: 8001 và IP máy 
radar: 192.168.0.150, cổng port: 8999. Sau đó tiến 
hành khởi tạo giao thức và tạo ra socket UDP, bộ đếm 
thời gian tạo ra vòng quét 500ms để gửi dữ liệu. 
Bước 2: Kiểm tra điều kiện địa chỉ socket UDP và 
thông báo lỗi nếu xảy ra sự cố. 
Bước 3: Mỗi loại thông số như tọa độ, tốc độ, 
hướng tàu có định dạng khác nhau, dữ liệu này được 
chuyển về dạng format RADAR 1 trước khi gửi. Cấu 
trúc quy đổi dữ liệu về dạng byte và sử dụng hàm 
Gửi dữ liệu 
Máy tính 
radar 
(RADAR 
computer) 
3 
Nhận 
dữ liệu 
Nhận 
dữ liệu 
Gửi và nhận 
dữ liệu 
Thiết bị mạng 
(Ethernet 
Switch) 
2 
Máy chủ 
(Workstation) 
1 
Bộ điều khiển 
khả trình PLC 
(PLC 
controller) 
4 
Hình 2. Thuật toán truyền dữ liệu của máy chủ 
KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ 
74 
SỐ 66 (4-2021) 
TẠP CHÍ ISSN: 1859-316X 
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG HẢI 
JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY 
Buffer.BlockCopy như cấu trúc lệnh: 
Buffer.BlockCopy(info, 0, message, 0, 86); 
Buffer.BlockCopy(newfloat[]{ boatEngine.Speed
_Log},0,speed,0,4); 
Buffer.BlockCopy(dataSource.Speed_target_p,0, 
speed, 4, 4 * 31); 
Bước 4: Sau khi quy đổi dữ liệu xong máy chủ sẽ 
gửi dữ liệu đến địa chỉ IP máy radar thông qua lệnh 
send. Cuối cùng là kết thúc thuật toán và quay lại vòng 
lặp ban đầu. 
3.2. Thuật toán nhận dữ liệu của máy tính 
radar từ máy chủ 
Hình 3 trình bày thuật toán nhận dữ liệu của máy 
tính radar từ máy tính chủ, sau khi máy chủ đã gửi gói 
dữ liệu thì nhiệm vụ của máy radar là nhận gói dữ liệu 
đó và xử lý để hiển thị trên màn hình. Máy chủ gửi dữ 
liệu sang với kiểu dữ liệu dạng byte quy định theo 
dạng RADAR 1. Do đó, tất cả dữ liệu nhận được sẽ 
được chuyển sang dạng RADAR 2 có kiểu định dạng 
như int, float, ushort. 
Bước 1: Máy radar sẽ thiết lập địa chỉ IP. Sau đó 
khởi tạo socket UDP. Tiếp theo là kiểm tra điều kiện 
địa chỉ IP. 
Bước 2: Máy tính radar sẽ tiến hành nhận dữ liệu 
Dữ liệu lúc này được quy định theo dạng format 
RADAR1 và cần được kiểm tra theo đúng định dạng gửi. 
Bước 3: Sau khi kiểm tra sẽ tiến hành chuyển dữ 
liệu đã nhận sang dạng format RADAR 2 để tiến hành 
thực hiện tính toán. 
Bước 4: Đây là bước xử lý thông số đã gửi để tính 
toán và hiển thị trên màn hình của Radar. Chương 
trình con thực hiện để tính toán sau đó đưa ra mức độ 
cảnh báo va chạm. Cuối cùng là kết thúc thuật toán và 
bắt đầu vòng lặp. 
3.3. Tính toán thông số để hiển thị và đưa ra 
cảnh báo 
Để mô phỏng radar hàng hải sát với thực tế nhất 
thì mọi thông số được tính toán và xử lý trong phần 
mềm mô phỏng Unity 3D. Trong mục này trình bày 
hai phương pháp cơ bản để quy đổi hướng và khoảng 
cách của tàu mục tiêu, tính toán thông số khoảng cách 
gần nhất xảy ra va chạm (CPA), thời gian ngắn nhất 
để dẫn đến va chạm (TCPA). 
a. Tính toán khoảng cách và hướng tàu mục tiêu so 
với tàu chủ. 
Hình 4 biểu diễn tọa độ tàu chủ và tàu mục tiêu 
trên mặt phẳng Oxy [5] sau khi được quy đổi. Tọa độ 
tàu chủ có vị trí giữa màn hình và được lấy trùng với 
tâm của màn hình với tọa độ
1 1
( , )O x y . 
Trong đó: 
𝑥1 =
𝑋𝑠𝑐𝑟𝑒𝑒𝑛
2
, 𝑦1 =
𝑌𝑠𝑐𝑟𝑒𝑒𝑛
2
 (1) 
Sử dụng phương pháp bắn tia từ màn hình vào 
trong terrain (địa hình) để chuyển tọa độ từ không gian 
của tàu mục tiêu '
2 2 2
( , , )A x y z sang tọa độ mặt 
Hình 3. Thuật toán nhận dữ liệu của máy tính radar 
Hình 4. Tọa độ tàu mục tiêu trên mặt phẳng 
Y
X
O'
A (x2', y2')
y2'
x2'
KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ 
75 SỐ 66 (4-2021) 
TẠP CHÍ ISSN: 1859-316X 
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG HẢI 
JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY 
phẳng nhờ Unity sẽ có được ' '
2 2
( , )A x y : 
//Vector3screenPos=Cam.WorldToScreenPoint(R_Sh
ips[currentClickTarget].transform.position);// 
Sau đó tính được vector khoảng cách: 
 ' '
2 1 2 1
( , )OA x x y y (2) 
Tiếp theo là tính độ lớn vector khoảng cách: 
 ' 2 ' 2
2 1 2 1
( ) ( )OA x x y y (3) 
Ứng với mỗi thang đo i khác nhau sẽ có một hệ số 
i
K tương ứng. 
.
.
i
i
OA K
D
RG
 (4) 
Trong đó: 
i
D : Hệ số khoảng cách; 
i
K : Là hệ số quy đổi từ thang đo hải lý sang mét; 
R: Bán kính đường tròn hiển thị thang đo; 
G: Hệ số quy đổi ngược lại sang hải lý; 
Gọi góc giữa vector khoảng cách và hướng của tàu 
chủ là : 
 1
1
tan
x
y
 (5) 
b. Tính toán thông số CPA, TCPA 
Hình 5 thể hiện hướng vector vận tốc tương đối 
cũng như là khoảng cách giữa các tàu với nhau. Vector 
vận tốc tương đối tàu chủ 
0 0 0
( , , )
O V V V
V X Y Z và vector 
vận tốc tương đối tàu mục tiêu ( , , )
T VT VT VT
V X Y Z
trong không gian [5]. Tiếp theo, tính toán vector vận 
tốc tương đối dựa vào tàu chủ và tàu mục tiêu. Gọi 
R
V là vector vận tốc tương đối [6]: 
 ( , , )
R VT Vo VT Vo VT Vo
V X X Y Y Z Z (6) 
Vector ' 'AO là vector khoảng cách giữa tàu chủ và 
tàu mục tiêu trong không gian. 
2 2 2
' ' ( , , )
o o o
A O x x y y z z (7) 
Tính toán góc giữa vector khoảng cách và vector 
tốc độ tương đối sau đó quy đổi từ độ sang radian. 
 cos .
180
R
V
D
 (8) 
Trong đó: 
D: là khoảng cách giữa tàu chủ và tàu mục tiêu và 
được tính ' 'D A O . 
Sau đó tính được CPA khoảng cách gần nhất hai tàu 
va chạm: 
 . sin
1852
D
X (MN) (9) 
Tính toán TCPA là thời gian ngắn nhất để hai tàu 
có thể va chạm: 
. cos
1852
.60
R
D
t
V
 (đơn vị phút) (10) 
Cuối cùng đặt giá trị LIMITCPA CPA , 
LIMIT
TCPA TCPA trong đó hai thông số
,
LIMIT LIMIT
CPA TCPA có thể do người vận hành tùy 
chỉnh. Thực hiện hiển thị và cảnh báo thông qua đoạn 
lệnh chương trình con: 
If(( 0CPA )&&( LIMITCPA CPA )&& 
( 
LIMIT
TCPA TCPA )) 
{ 
// thực hiện chương trình cảnh báo và hiển thị// 
} 
4. Mô phỏng hoạt động của hệ thống mô 
phỏng radar hàng hải 
Để mô phỏng hoạt động của hệ thống, trước hết, 
thực hiện truyền và nhận dữ liệu giữa các máy tính. 
Máy tính chủ sẽ giao tiếp với PLC để nhận dữ liệu 
thông qua phần mềm Unity 3D. Toàn bộ dữ liệu như 
hướng, tốc độ của tàu chủ đều được lấy từ phần cứng. 
Tọa độ tàu chủ tại điểm có vị trí gần đảo Bạch Long 
Vĩ và vùng biển Hải Phòng. Điểm này có vĩ độ 
20007’220”N và kinh độ 107057’754’’E. Tọa độ tàu 
chủ ở đúng vị trí đã chọn được thể hiện ở Bảng 1. 
Hình 5. Khoảng cách, vận tốc giữa tàu chủ và tàu 
mục tiêu 
X
D
O'
TARGET
Vo
VT
VR
A'
KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ 
76 
SỐ 66 (4-2021) 
TẠP CHÍ ISSN: 1859-316X 
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG HẢI 
JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY 
Tiếp theo là thử nghiệm chức năng đo khoảng cách 
(RNG) và góc (BRG) của tàu mục tiêu so với tàu chủ 
được biểu diễn ở Hình 6 và thống kê trong Bảng 2. 
Mọi thông số như vĩ độ, kinh độ, hướng tàu thực, 
khoảng cách của tàu mục tiêu LARGE CONTAINER, 
CARGO. Cùng một thời gian cho phép hiển thị thông 
tin hai tàu mục tiêu. 
Tính năng khoảng đo cách khi xảy ra va chạm 
ngắn nhất và thời gian xảy ra va chạm ngắn nhất là 
tính năng cần thiết khi mô phỏng hệ thống radar. Khi 
vận hành hệ thống radar, người vận hành có thể thiết 
lập hai thông số khoảng cách xảy ra va chạm nhỏ nhất 
(CPAlimit) và thời gian ngắn nhất để dẫn đến va chạm 
(TCPAlimit). Khi có cảnh báo radar thông báo cho 
người vận hành biết để phòng ngừa đâm va. 
Khi tàu mục tiêu vi phạm các điều kiện cảnh báo, 
mọi thông số cảnh cáo, tên tàu mục tiêu sẽ được lưu 
lại là hiển thị trong hộp báo động. Người vận hành sẽ 
quan sát và đưa ra những giải pháp phù hợp để xử lý 
tình huống trong Hình 7. 
Trong Hình 7, hai thông số ban đầu để thiết lập cho 
CPALIMIT,TCPALIMIT là 4.6984MN và thông số 
5.1844MIN. Sau khi tính toán từ radar đối với mỗi tàu 
mục tiêu nếu tàu nào có giá trị CPA và TCPA nhỏ hơn 
giá trị đặt thì sẽ phát tín hiệu cảnh báo. 
Điều kiện thời tiết là yếu tố ảnh hưởng đến yếu tố 
nhiễu trong radar. Nhóm tác giả đã mô phỏng yếu tố 
Bảng 1. Bảng hiển thị thông số tàu chủ 
VN_TT400 
LAT 107057.7441’ N 
LON 2000.7223’ E 
HDG 550 DEG 
ROT 0 
-.-
0/MIN 
COG 550 
SOG 0,45 KN 
VHW 0,40 0 
DPT 0 KN 
Bảng 2. Bảng thông số tàu mục tiêu 
TARGET READOUT 
NAME LCONT CARGO 
ID 15 01 
AIS AIS AIS 
RNG 0,0717 0,1075 NM 
BRG 199,6 137,02 DEG 
CPA 0,1540176 0,17483 NM 
TCPA 1,450326 2,462938 MIN 
HDG 50,10 50,40 DEG 
COG 400 60,50 DEG 
SOG 5,654 3,876 KN 
LAT 2000.0490’ 19059.8630’ N 
LON 107059.5684’ 107059.9302’ E 
Hình 6. Hiển thị thông số tọa độ tàu mục tiêu 
Hình 7. Hiển thị cảnh báo CPA và TCPA 
Hình 8. Hiển thị nhiễu thời tiết 
Hình 9. Hiển thị vết tàu di chuyển 
KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ 
77 SỐ 66 (4-2021) 
TẠP CHÍ ISSN: 1859-316X 
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG HẢI 
JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY 
nhiễu mưa với mức 5 thể hiện trong Hình 8. 
Trong một số tình huống nguy hiểm dẫn đến đắm 
tàu thì chức năng truy vết tàu (trail) là một yếu tố cần 
thiết cho việc tìm kiếm cứu nạn. Nhóm cũng mô 
phỏng chức năng này với những thông số theo quy 
chuẩn đối với radar hàng hải như Hình 9. 
Cuối cùng, nhóm tác giả thực hiện xây dựng một 
số kịch bản huấn luyện hệ thống radar hàng hải, thử 
nghiệm và đánh giá, so sánh với một số hệ thống mô 
phỏng của hãng lớn như Transas, Kongsberg được lắp 
đặt tại Trường Đại học Hàng hải Việt Nam. 
Một trong những kịch bản đó là cho tàu chủ xuất 
phát từ cảng Nam Đình Vũ với hướng 3200 điều khiển 
tàu bằng vô lăng, hướng bắc thật N up, vận tốc 
6,754kts và gặp hai tàu mục tiêu đi chạy theo chiều 
ngược lại, mục tiêu có phương vị 70,80, khoảng cách 
0.1179NM. Thời gian mô phỏng là 8 giờ 10 phút. Yêu 
cầu của radar đo khoảng cách từ tàu chủ đến hai tàu 
mục tiêu với từng thang đo cụ thể và dùng vòng cự ly 
động, tốc độ của tàu mục tiêu như Hình 10. 
Hình 10 thể hiện đường phương vị (EBL) và vòng 
cự ly (VRM) được đo thủ công của tàu mục tiêu Cargo 
ship, giá trị đo được hiển thị trên màn hình radar. Bên 
cạnh phương pháp xác định thủ công, hệ thống mô 
phỏng radar này còn cho phép tự động tính toán 
khoảng cách và phương vị mục tiêu. 
Qua quá trình thử nghiệm một số tính năng của 
radar và so sánh với hệ thống mô phỏng radar của 
Transas kết quả thu được cho thấy hệ thống radar này 
đáp ứng đủ được yêu cầu cơ bản trong huấn luyện 
radar hàng hải. 
5. Kết luận 
Trong bài báo này đã đề xuất giải pháp và thiết kế 
chế tạo thành công hệ thống mô phỏng radar hàng hải 
dựa trên thiết bị phần cứng PLC và phần mềm Unity 
3D. Đặc biệt, mô phỏng gần chính xác cơ bản chức 
năng radar thực cũng như các hệ thống radar hàng hải 
của nhiều hãng trên thế giới. Với nhiều tính năng như 
tạo nhiễu cho radar, quét mục tiêu, dùng các vòng cự ly 
động, truy vết tàu khi tìm kiếm cứu nạn. Hệ thống mô 
phỏng radar hàng hải này đã đáp ứng được 85% so với 
những hệ thống radar hàng hải của một số hãng lớn trên 
thế giới. Đặc biệt, nhóm tác giả còn làm chủ hoàn toàn 
công nghệ và nội địa hóa sản phẩm. Hướng phát triển 
của bài báo trong tương lai sẽ thử nghiệm nhiều thuật 
toán trong radar và xây dựng được hệ mô phỏng radar 
cho các loại thiết bị radar hàng hải khác nhau. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] www.transas.com, NTPR4000 - Leaflet - prev. 
[2] MFD Radar User Manual -Transas Ltd., December 
2010. 
[3] Lê Xuân Việt, Nguyễn Minh Đức, "Xây dựng phần 
mềm mô phỏng RADAR phục vụ đào tạo và huấn 
luyện", Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải, 
(Số 50), tr.75-78, 2017. 
[4] Tiếu Văn Kinh, Sổ Tay Hàng Hải tập 1+2, tr. 674- 
678, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội, 2010. 
[5] Alan Bole, Alan Wall, Andy Norris, Radar and 
ARPA manual, Butterworth Heineman, pp.08-30, 
2013. 
[6] David F. Burch, Radar for mariners, Mc Graw-Hill 
Education, pp.190-194, 2013. 
Hình 10. Hiển thị VRM, EBL 
Ngày nhận bài: 06/02/2021 
Ngày nhận bản sửa: 26/02/2021 
Ngày duyệt đăng: 11/3/2021 

File đính kèm:

  • pdfsu_dung_bo_dieu_khien_plc_va_phan_mem_unity_3d_trong_thiet_k.pdf