Ứng dụng công nghệ thông tin xây dựng hệ thống phần mềm hỗ trợ công tác huấn luyện các đài ra đa đảm bảo bay - Nguyễn Khắc Điệp

Công nghệ thông tin N. K. Điệp, N. T. Đức, “Ứng dụng công nghệ thông tin các đài ra đa đảm bảo bay.” 214 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN XÂY DỰNG HỆ THỐNG PHẦN MỀM HỖ TRỢ CÔNG TÁC HUẤN LUYỆN CÁC ĐÀI RA ĐA ĐẢM BẢO BAY Nguyễn Khắc Điệp*, Nguyễn Trí Đức Tóm tắt: Bài báo xem xét những thực trạng khó khăn hiện nay trong công tác huấn luyện, đào tạo chuyên môn nghiệp vụ thông tin ra đa đảm bảo bay tại các trung đoàn không quân ở khu vực phía Nam. Đồng thời đưa ra những giải pháp nghiên cứu, xây dựng hệ thống phần mềm trên nền tảng công nghệ Web kết hợp với công cụ mô phỏng chuyên dụng để hỗ trợ công tác huấn luyện các đài ra đa đảm bảo bay và chia sẻ một số kết quả đạt được trong bộ sản phẩm về hệ thống này. Từ khóa: Ra đa; SU-30MK2; Không quân; Đảm bảo bay; Mô phỏng; Công nghệ Web. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Sư đoàn Không quân 370 có Sở Chỉ huy đóng tại thành phố Hồ Chí Minh, chịu trách nhiệm quản lý, bảo vệ vùng trời, vùng biển từ vĩ tuyến 13 trở vào đến cực Nam của Tổ quốc, phía Đông vươn ra hết quần đảo Trường Sa. Trong biên chế lực lượng của sư đoàn có các Trung đoàn 935 đóng quân tại sân bay Biên Hòa, Trung đoàn 937 đóng quân tại sân bay Phan Rang là các trung đoàn chiến đấu chủ lực của Quân chủng Phòng không - Không quân (PKKQ), được trang bị các loại máy bay hiện đại như SU-30MK2, SU-22M4 [1]. Hệ thống thông tin ra đa đảm bảo bay của một sân bay quân sự bao gồm nhiều đài trạm thông tin ra đa khác nhau như: hệ thống thông tin đối không, các đài dẫn hướng, trạm ra đa dẫn đường, đài vô tuyến dẫn đường gần RSBN-4N, hệ thống đài chuẩn tầm hướng, hệ thống ánh sáng đảm bảo bay... được sử dụng để bảo đảm cho công tác chỉ huy dẫn dắt các loại máy bay của đơn vị bay huấn luyện và chiến đấu. Bên cạnh đó, hệ thống này còn phải giúp phi công cất hạ cánh an toàn, cung cấp dữ liệu dẫn đường cho máy bay đến mục tiêu, các vị trí quy định. Cho nên, hệ thống này có vai trò hết sức quan trọng đối với Quân chủng PKKQ trong quá trình thực hiện nhiệm vụ, có chức năng bảo đảm cho người chỉ huy thường xuyên theo dõi, quản lý, chỉ huy, điều hành mọi hoạt động của máy bay thuộc quyền, bảo đảm máy bay từ lúc cất cánh thực hiện nhiệm vụ huấn luyện, chiến đấu đến khi hạ cánh về sân bay an toàn. Với đặc thù khác biệt đó nên công tác tổ chức và bảo đảm thông tin, ra đa không quân luôn khó khăn phức tạp và nặng nề hơn so với thông tin của các quân binh chủng khác. Qua khảo sát thực tế, hệ thống thông tin ra đa đảm bảo bay của trung đoàn không quân được tổ chức thành nhiều đài trạm khác nhau, ở nhiều vị trí khác nhau. Trong đó, đài dẫn hướng gần (K1), đài dẫn hướng xa (K2), trạm ra đa dẫn đường (K7), đài chuẩn tầm GRM (K8), đài chuẩn hướng và đo cự ly DKRM (K9) kết hợp với đài vô tuyến dẫn đường gần RSBN-4N (K10) hỗ trợ phi công thực hiện quá trình bay: từ lúc cất cánh, dẫn dắt máy bay trong quá trình bay, đến khi hạ cánh (ở chế độ tự động hay bán tự động) một cách an toàn trong điều kiện thời tiết phức tạp hay ban đêm. Như vậy, đài K1, K2, K7, K8, K9, K10 có vai trò hết sức quan trọng trong việc điều hành, dẫn dắt bay ở trung đoàn không quân. Ngoài ra, các đài Thông tin khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san CNTT, 04 - 2019 215 này cũng có các hoạt động tương tác nhiều nhất với các thiết bị trên buồng lái SU- 30MK2. Bên cạnh đó, khi tìm hiểu công tác huấn luyện tại các đơn vị không quân cho thấy việc huấn luyện cho đội ngũ sỹ quan, nhân viên phục vụ còn một số khó khăn: - Tài liệu huấn luyện là giáo trình truyền thống (được soạn trên giấy, bản vẽ bằng tay,..) nên gặp một số khó khăn trong quá trình truyền đạt giữa người dạy và người học. - Tài liệu một số khí tài thông tin, ra đa mới chủ yếu là tài liệu kỹ thuật tiếng Nga đi kèm theo thiết bị, trong khi khả năng ngoại ngữ của cán bộ là rất hạn chế, khó nắm bắt được nội dung và gây tâm lý ngại cho người học. - Do sỹ quan, nhân viên phục vụ chỉ được đào tạo lý thuyết về tính năng kỹ chiến thuật của các hệ thống tại nhà trường vì các khí tài thông tin ra đa đảm bảo bay chỉ được trang bị cho các sân bay, nên học viên không có cơ hội thao tác trực tiếp trên các thiết bị khi học. Khi về công tác ở các đơn vị đảm bảo bay, do yếu tố an toàn thiết bị và an toàn trong quá trình bay, nên việc thực hành của sỹ quan, nhân viên phục vụ trên hệ thống thực rất hạn chế. - Công tác huấn luyện, đào tạo chuyên môn nghiệp vụ thông tin ra đa đảm bảo bay cho các thành phần từ kỹ thuật viên thông tin, ra đa đến đội ngũ phi công, sỹ quan dẫn đường...chỉ được tổ chức riêng rẽ cho các thành phần trên không - mặt đất khiến học viên gặp nhiều khó khăn trong việc nắm bắt và hình dung hoạt động đồng bộ tín hiệu của thiết bị đài ở mặt đất đối với thiết bị tương ứng trên máy bay. Ngoài ra, hiện nay chưa có nghiên cứu, công cụ công nghệ nào hỗ trợ công tác huấn luyện cho cán bộ, nhân viên kỹ thuật đảm bảo bay mặt đất của Trung đoàn Không quân. Từ những khó khăn và thực tế trên, nhiệm vụ của nhóm nghiên cứu đặt ra là phải xây dựng mô hình và phương pháp mới để hỗ trợ công tác huấn luyện cho đơn vị một cách hiệu quả và chất lượng hơn. Từ phương pháp học dựa trên nền tảng các tài liệu giấy theo phương pháp truyền thống sẽ được hỗ trợ bằng phần mềm để thay đổi cách thức giảng dạy, mang lại hiệu quả cao cho người dạy cũng như người học. Sản phẩm có khả năng mô phỏng các mặt máy trên các xe đài một cách rõ nét, trên hình ảnh số hóa kết hợp với âm thanh thực tế của đài sẽ mô phỏng lại quy trình tắt mở máy một cách trực quan giúp học viên dễ nắm bắt, đồng thời có khả năng cho phép học viên thực hành trực tiếp trên phần mềm để có thể thành thục động tác một cách nhanh chóng, tránh sai sót khi vận hành thực tế các đài. Ngoài ra, sản phẩm còn sẽ cho phép học viên hiểu được sự tương tác tín hiệu của các đài mặt đất với SU-30MK2. Hơn nữa, sản phẩm cũng cho phép giáo viên kiểm tra, đánh giá kiến thức, khả năng làm chủ hệ hống của học viên tại đơn vị. Do đó, mục đích của bài báo này sẽ trình bày những giải pháp cơ bản và kết quả thu được trong việc xây dựng phần mềm hỗ trợ công tác huấn luyện các đài ra đa đảm bảo bay phục vụ cho máy bay SU-30MK2. Bài báo được trình bày theo thứ tự sau: Phần 2 trình bày các giải pháp được lựa chọn để giải quyết vấn đề đặt ra cũng như các kết quả đạt được; cuối cùng là kết luận được trình bày trong Phần 3. Công nghệ thông tin N. K. Điệp, N. T. Đức, “Ứng dụng công nghệ thông tin các đài ra đa đảm bảo bay.” 216 2. LỰA CHỌN GIẢI PHÁP VÀ KẾT QUẢ XÂY DỰNG PHẦN MỀM HỖ TRỢ CÔNG TÁC HUẤN LUYỆN CÁC ĐÀI RA ĐA ĐẢM BẢO BAY 2.1. Lựa chọn giải pháp Xuất phát từ nhu cầu trên, nhóm nghiên cứu lựa chọn phương án xây dựng hệ thống các phần mềm trên nền tảng công nghệ Web kết hợp với công cụ mô phỏng chuyên dụng [2] để hỗ trợ hoạt động huấn luyện, giảng dạy hệ thống thông tin ra đa đảm bảo bay của đài K1, K2, K7, K8, K9, K10 và một số loại đồng hồ, công tắc trên buồng lái SU-30MK2, mô tả hoạt động đồng bộ tín hiệu giữa các đài với các thiết bị tương ứng trên buồng lái SU30-MK2 trong quá trình bay. Sản phẩm sẽ là một hệ thống gồm 6 phần mềm riêng biệt, phục vụ huấn luyện cho 6 đài ra đa hoàn toàn khác nhau. Các phần mềm hoạt động độc lập, không tương tác với nhau, mỗi phần mềm đều thể hiện sự đồng bộ tín hiệu của mỗi đài ra đa với thiết bị tương ứng trên SU-30MK2. Sơ đồ mô tả hệ thống và mô hình triển khai phần mềm được thể hiện ở hình 1 và hình 2. Công nghệ Web được sử dụng cho việc thiết kế web bằng các ngôn ngữ như HTML, CSS, Javascript,.. và lập trình web trên PHP, Framework CodeIgniter, đồng thời sử dụng công nghệ thiết kế hình ảnh 2D, mô phỏng 2D để xây dựng hệ thống phần mềm hỗ trợ công tác huấn luyện các đài ra đa K1, K2, K7, K8, K9, K10. Cụ thể, các công nghệ sử dụng đó là: Ngôn ngữ lập trình web: PHP 7.1; Framework: CodeIgniter v.3.1.2; Thiết kế 2D: Adobe Photoshop CS6, Adobe Illustrator CS6; Mô phỏng 2D: Adobe Edge Animate CC 2015; Dịch vụ máy chủ Web: XAMPP v.3.2.2; Giao diện và tính năng: CoffeeCup Free HTML Editor, Edge Animate; Cơ sở dữ liệu: MySQL Server 5.1; Thư viện lập trình hỗ trợ: jQuery, Boostrap ... Hình 1. Sơ đồ mô tả hệ thống phần mềm. Thông tin khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san CNTT, 04 - 2019 217 Hình 2. Mô hình triển khai phần mềm. Việc lựa chọn công nghệ Web bởi một số yếu tố sau: Xu hướng lập trình web hiện nay do các lợi ích mà web mang lại; Tận dụng cơ sở hạ tầng mạng sẵn có và sẽ phát triển trong thời gian tới để triển khai, có thể kiểm soát, theo dõi việc huấn luyện từ xa; Trang bị máy tính tại các đầu mối đài trạm hạn chế không đảm bảo cho từng học viên cán bộ, vì vậy học viên có thể tận dụng một số thiết bị như điện thoại, máy tính bảng để sử dụng phần mềm; Trình độ công nghệ thông tin (CNTT) ở đơn vị còn hạn chế, việc triển khai qua mô hình web giúp học viên có thể sử dụng phần mềm dễ dàng thông qua trình duyệt web mà không cần cài đặt phức tạp. Qua đó, quá trình triển khai và hỗ trợ kỹ thuật sau này cũng sẽ được thực hiện dễ dàng, thuận tiện. 2.2. Chức năng của phần mềm Như đã trình bày ở 2.1, hệ thống gồm 6 phần mềm riêng biệt, phục vụ huấn luyện cho các đài K1, K2, K7, K8, K9, K10. Mỗi phần mềm đều đảm bảo các chức năng sau: - Quản lý người dùng: quản lý được 3 nhóm người dùng chính: quản trị, giáo viên, học viên. Mỗi đối tượng người dùng sẽ có những nhóm quyền riêng đối với phần mềm. - Mô tả toàn đài: Mô tả đầy đủ các chức năng, thành phần, tính năng, tác dụng, kỹ chiến thuật, các tham số chính, các chế độ làm việc. Mô tả các khối máy trong đài, tính năng và công dụng. Thể hiện hình ảnh các khối thành phần trong đài. - Nguyên lý hoạt động theo sơ đồ chức năng: Mô tả bằng hình ảnh rõ ràng, thể hiện rõ nét được cách thức vận hành tín hiệu, hiển thị thông tin nhanh của các khối chức năng, hiển thị thông tin chi tiết các khối. - Vận hành và khai thác sử dụng: Mô phỏng đầy đủ, trực quan thứ tự các bước, thao tác cụ thể trên các nút, công tắc, đảo mạch. Trong vận hành và kiểm tra, phân thành các khối thiết bị (khối máy phát, khối máy thu,), mô phỏng bằng hình ảnh động thao tác trên các khối thiết bị. - Thực hành vận hành: Thiết kế bài thực hành vận hành và khai thác sử dụng giúp học viên thực hành nội dung của phần vận hành và khai thác sử dụng, có đầy Công nghệ thông tin N. K. Điệp, N. T. Đức, “Ứng dụng công nghệ thông tin các đài ra đa đảm bảo bay.” 218 đủ một số nội dung cần thiết như đếm thời gian, bắt đầu thực hành lại, tạm dừng, hướng dẫn bước tiếp theo, thống kê các thao tác sai, xuất file các thao tác sai. - Kiểm tra huấn luyện: Đảm bảo đánh giá đầy đủ, chính xác kết quả học, trình độ của học viên và lưu trữ lại thông tin học viên cùng kết quả đánh giá lâu dài. - Mô tả tương tác tín hiệu với thiết bị tương ứng trên SU-30MK2: Mô phỏng chính xác, đầy đủ sự đồng bộ tín hiệu của đài với thiết bị tương ứng trên buồng lái SU-30MK2, thể hiện rõ vị trí máy bay so với các đài, vị trí của máy bay tương ứng với thiết bị la bàn máy bay, giúp phi công nắm được vị trí và dẫn dắt máy bay về sân bay; mô tả điều khiển máy bay chế độ tự động và bán tự động, cách thức tương tác tín hiệu hỏi đáp phân biệt máy bay, phân biệt địch ta và thể hiện trạng thái địch ta trên thiết bị. Hình 3. Giao diện mô phỏng tương tác giữa đài K2 với buồng lái SU-30MK2. 2.3. Kết quả huấn luyện thử nghiệm Sau khi hoàn thành hệ thống phần mềm, nhóm nghiên cứu đã tiến hành tổ chức huấn luyện thử nghiệm tại đơn vị ứng dụng thông qua việc giáo viên lên lớp cho học viên bằng phần mềm. Các giáo viên tiến hành tổ chức bài kiểm tra trắc nghiệm lý thuyết và thực hành mở tắt đài K10. Với việc sử dụng phần mềm, giáo viên đã tiết kiệm được phân nữa thời gian huấn luyện và kết quả kiểm tra cũng tốt hơn so với phương pháp truyền thống trước đây (xem Bảng 1). Bảng 1. Số liệu so sánh kết quả hai phương pháp huấn luyện đài K10. Nội dung huấn luyện và kết quả kiểm tra Huấn luyện theo phương pháp truyền thống Huấn luyện theo phương pháp sử dụng hệ thống phần mềm Thời gian huấn luyện lý thuyết để học viên nắm về đài K10 4 tiết 2 tiết Thông tin khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san CNTT, 04 - 2019 219 Thời gian huấn luyện thực hành mở tắt đài K10 để học viên thuần thục 90 phút 45 phút Kết quả kiểm tra lý thuyết đài K10 100 % đạt (tỉ lệ giỏi, khá chiếm 66%) 100% đạt (tỉ lệ giỏi, khá chiếm 83%) Kết quả kiểm tra thực hành mở tắt đài K10 100 % đạt (tỉ lệ xuất sắc, giỏi chiếm 50%) 100% đạt (tỉ lệ xuất sắc, giỏi chiếm 100%) Như vậy, qua quá trình huấn luyện thử nghiệm, xin ý kiến đánh giá của giáo viên, đặc biệt qua những điểm giáo viên yêu thích nhất khi học tập trên hệ thống phần mềm huấn luyện cho thấy rõ một số ưu điểm sau: - Hệ thống phần mềm huấn luyện được thiết kế và xây dựng đã khai thác được những ưu điểm của CNTT vào trong công tác huấn luyện tại đơn vị; triển khai trên môi trường mạng nội bộ thuận tiện cho việc học tập và huấn luyện mà không cần phải cài đặt trên từng máy tính. - Hệ thống phần mềm huấn luyện được giáo viên đánh giá dễ sử dụng, thao tác các chức năng trên phần mềm, có thiết kế hình ảnh sinh động trực quan, có thể tự học, ôn luyện thông qua máy tính. - Chức năng huấn luyện mở tắt đài bằng mặt máy trên máy tính mang lại ý nghĩa to lớn trong việc giúp học viên tự học và nhanh chóng làm chủ quy trình mở tắt đài, tránh được nhưng sai sót trong quá trình thao tác trên máy thật, giúp học viên không cần đến đài trạm mà vẫn có thể thao tác như thật trên mặt máy. - Bài kiểm tra đánh giá kết quả huấn luyện đã mang lại những hiệu quả cao trong việc kiểm tra kiến thức học viên so với phương pháp truyền thống. 3. KẾT LUẬN Trong bài báo này tác giả nêu những thực trạng khó khăn hiện nay trong công tác huấn luyện, đào tạo chuyên môn nghiệp vụ thông tin ra đa đảm bảo bay tại Trung đoàn 935. Qua đó, đã đưa ra những giải pháp và kết quả xây dựng phần mềm trên nền tảng công nghệ Web kết hợp với công cụ mô phỏng chuyên dụng để hỗ trợ công tác huấn luyện các đài ra đa đảm bảo bay. Qua bước đầu thử nghiệm huấn luyện, sản phẩm đã mang lại những hiệu quả tốt khi tiết kiệm được thời gian huấn luyện, tạo hứng thú cho học viên tham gia học tập và kết quả kiểm tra nhận được tốt hơn so với phương pháp huấn luyện truyền thống. Sản phẩm cũng nhận được những đánh giá tích cực của những người trực tiếp tham gia huấn luyện tại đơn vị ứng dụng. Hiện nay, sản phẩm đang trong giai đoạn tiếp tục thử nghiệm và hoàn thiện; sau khi hoàn chỉnh, hệ thống này sẽ được đưa vào ứng dụng tại các Trung đoàn Không quân tại khu vực phía Nam. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Định dạng dữ liệu Trạm Ra đa TS Nguyễn Bá Quang, CN. Thái Văn Quốc Sỹ, “Mô phỏng cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một số vũ khí điển hình bằng hệ thống máy tính, phục vụ cho công tác huấn luyện vào đào tạo”, Đề tài Công nghệ thông tin N. K. Điệp, N. T. Đức, “Ứng dụng công nghệ thông tin các đài ra đa đảm bảo bay.” 220 NCKH cấp Sở KH&CN TP HCM 2013.. [2]. Daniel V. Schroeder, Creating Interactive Web Simulations Using HTML5 and JavaScript, 2014. ABSTRACT APPLICATION OF INFORMATION TECHNOLOGIES IN BUILDING SYSTEM SOFTWARE TO SUPPORT TRAINING MISSION ABOUT RADAR STATIONS FOR AIR NAVIGATION Articles consider the current difficult situations in training, professional formation of radar information for air navigation at the air regiments in the South. At the same time we offer solutions to research, build software based on combining Web technology with simulation tools to support training mission about radar stations for air navigation and share results of implementing in products set of this system. Keywords: Radar, SU-30MK2; Air force; Air navigation; Modeling; Web technology. Nhận bài ngày 28 tháng 11 năm 2018 Hoàn thiện ngày 20 tháng 02 năm 2019 Chấp nhận đăng ngày 25 tháng 3 năm 2019 Địa chỉ: Viện CNTT/ Viện KH-CN QS. * Email: diep62@mail.ru.