Система КОСПАС-SARSAT

КОСПАС-SARSAT (КОСПАС: Космическая система для поиска судов в бедствии, SARSAT: Поисково-спасательная спутниковая система слежения) система - спутниковая система слежения для поиска и спасения (SAR), предназначенная для определения местоположения маяков бедствия передающих на частотах 121,5 MHz или 406 MHz.
Некоторые маяки также передают на 243 MHz, но этот сигнал передается только спутниками SARSAT и не все LUTs оборудованы приемниками на частоту 243 MHz, которая используется так же, как 121,5 MHz.
Система КОСПАС-SARSAT предназначена для обслуживания всех организаций в мире, ответственных за SAR операции, происходит ли бедствие в море, в воздухе или на земле.

КОСПАС-SARSAT - международная спутниковая поисково-спасательная система, учережденная организациями в Канаде, Франции, Соединенных Штатах и России.
Система КОСПАС-SARSAT продемонстрировала, что обнаружение и местоположение сигналов бедствия может быть облегчено глобальным контролем, основанным на низко - орбитальных спутниках на почти полярных орбитах. Она успешно применялась в большом количестве SAR операций по всему миру.
Если спутниковыми EPIRB L-диапазона обеспечиваются суда только в морских районах A1, A2 и A3, то свободного всплывающий спутниковый EPIRB использующий 406 MHz в системе КОСПАС-SARSAT требуется на всех судах соответствующих Конвенции SOLAS 1974.

Главное преимущество системы на 406 MHz, описанной выше - условие глобального охвата Земли, используя ограниченное число полярно - орбитальных спутников на низких орбитах. Основное ограничение, которое имела система непрерывного поиска и спасения на полярных спутниках (LEOSAR), это требование большого количества спутников, которые из-за высокой стоимости не могли быть приемлемы для поставщиков услуг КОСПАС-SARSAT. Эти соображения заставили участников КОСПАС-SARSAT экспериментировать с 406 MHz ретрансляторами на борту геостационарных (GEO) спутников, с целью расширения 406 MHz LEOSAR системы при обеспечении полной совместимости GEOSAR компонентов с существующим маяками на 406 MHz.
406 MHz GEOSAR система в настоящее время включает:

* 406 MHz ретрансляторы на борту трех геостационарных спутников, плюс один в запасе; и
* 6 экспериментальных наземных приемных станций (GEOLUTs) в пяти странах, связанных с сетью КОСПАС-SARSAT MCC для получения аварийных сообщений через GEOSAR.



GEOSAR спутники имеют способность обеспечить почти немедленное оповещение о бедствии от приведенных в действие существующих 406 MHz маяков, однако без указания местоположения бедствия, так как отсутствует Доплеровский сдвиг частоты. Чтобы полностью использовать преимущества GEOSAR, было определены новые схемы кодирования, позволяющие 406 MHz маякам иметь либо встроенный спутниковый навигационный приемник, либо интерфейс для ввода данных от внешнего навигационного оборудования, и передавать данные о положения в цифровом сообщении на 406 MHz.

ОСНОВНАЯ КОНЦЕПЦИЯ СИСТЕМЫ

Основная концепция системы КОСПАС-SARSAT изображена на рис. В настоящее время имеется три типа маяков, а именно Emergency Locator Transmitters (ELTs) (самолетные), EPIRBs (морские) и Personal Locator Beacons (PLBs) (наземные). Эти маяки передают сигналы, которые обнаруживаются полярно - орбитальными спутниками КОСПАС-SARSAT, оборудованными подходящими приемниками / процессорами. Сигналы ретранслируются на наземные приемные станции, названные Local User Terminal (LUT), которые обрабатывают сигналы, для определения местоположения маяка. Сигнал тревоги вместе с данными о местоположении и другой информацией передется через Mission Control Centеr (MCC) на национальный RCC, другим MCC или соответствующим службам SAR для начала SAR действий.

Доплеровский сдвиг (использование относительного движения между спутником и маяком) используется, для определения местоположения маяка. Несущая частота переданная маяком достаточно стабилизирована в течение периода взаимной видимости спутника и маяка. Используемые в настоящее время частоты 121,5 MHz (международная аэронавигационная частота бедствия) и полоса частот 406,0 -406,1 MHz. 406 MHz маяки более сложные чем маяки на 121,5 MHz из-за включения кодов идентификации в сообщениях, но сложность сводится к минимуму. Чтобы оптимизировать Доплеровское определение используются околополярные орбиты. Высота орбиты КОСПАС спутников - приблизительно 1,000km, в то время как у SARSAT спутников - примерно 850km. В результате использования низких высот требуется малая мощность оборудования, явно выражен Доплеровский эффект, и короткий интервал между последовательными проходами спутников. Околополярные орбиты обеспечивают полный мировой охват в течение любого периода времени. Номинальная спутниковая конфигурация системы включает четыре спутника, два КОСПАС и два SARSAT.

Доплеровская концепция определения местоположения обеспечивает две позиции для каждого маяка: истинное положение и его зеркальное отображение относительно спутникового следа в проекции на землю. Эта двусмысленность решена вычислениями, которые принимают во внимание вращение земли. Если стабильность маяка достаточно хороша, как в случае с 406 MHz маяками, которые разработаны для этой цели, истинное положение может быть определено за один проход спутника. В случае с 121,5 MHz маяками, двусмысленность устраняется после результатов второго прохода, если первая попытка была неудачной. Точность определения местоположения также значительно лучше у 406 MHz маяков. Более лучшие возможности 406 MHz спутниковых EPIRBs - причина, почему эти устройства были отобраны для GMDSS и включены в поправки 1988 к Конвенции SOLAS 1974.



СПОСОБЫ ОХВАТА

КОСПАС-SARSAT система включает в себя два способа охвата для обнаружения и местоположения буев, а именно способ охвата в реальном времени и глобальный способ охвата.
Обе 121,5 и 406 MHz системы работают в реальном масштабе времени, в то время как только 406 MHz система работает в глобальном способе охвата.
a. ретрансляция данных на 121,5 MHz в реальном времени
Если LUT и маяки видят спутник, спутниковый ретранслятор передает 121,5 MHz EPIRB сигналы непосредственно на землю, где они принимаются и обрабатываются. По этой причине, всемирный охват в реальном масштабе времени, вряд ли, может быть достигнут.
b. обработка данных на 406 MHz в реальном времени
Как только спутник получает EPIRB сигналы на 406 MHz, происходит измерение Доплеровского сдвига и выделяются цифровые данные из сигнала буя. Эта информация привязанная ко времени, форматируется в цифровые данные и передается репитером в реальном масштабе времени к любому LUT в зоне видимости спутника. Данные одновременно сохраняются на спутнике для более поздней передачи в глобальном способе охвата.
c. Глобальный 406 MHz способ охвата
406 MHz система обеспечивает глобальный охват, данные на борту хранятся для последующей отправки и приема LUT. Каждый спутниковый EPIRB может поэтому быть доступен для всех действующих LUT.

СПУТНИКОВЫЕ EPIRBs

A. 121. MHz EPIRB EPIRBs работающие на 121. MHz - уже в широко распространены. Они используются на борту небольших самолетов и судах и должны удовлетворять национальным спецификациям, основанным на стандартах Международной Организации Гражданской Авиации (ICAO).
B. 406 MHz EPIRB Развитие 406 MHz спутниковых EPIRBs было предпринято, чтобы преодолеть некоторые недостатки 121.5 MHz системы. Новые EPIRB были разработаны для спутникового обнаружения и определения местоположения с помощью Доплеровского сдвига и имеют следующие особенности:

- Улучшенная точность местоположения и устранение двусмысленности в определении;
- Увеличенная емкость системы, то есть, спутником может быть обработано большее число сигналов EPIRB, переданных одновременно;
- Глобальный охват;
- Уникальная идентификация каждого EPIRB; и
- Включение информации о бедствии.

406 MHz спутниковые EPIRBs передают радио (RF) импульс мощностью 5 W и длительностью приблизительно 0.5 с каждые 50 секунд. Улучшенная стабильность частоты гарантирует более высокую точность определения местоположения, в то время как высокая пиковая мощность увеличивает вероятность обнаружения. Короткий цикл передачи обеспечивает хорошую способность множественного доступа, разрешающая способность системы 90 активированных EPIRB одновременно в видимости спутника, и подразумевает низкое потребление мощности.
Важная особенность 406 MHz EPIRBs - включение в цифровой формат кодируемого сообщения дополнительной информации, которая может обеспечивать такую информацию как страна происхождения единицы в бедствии, идентификация судна или самолета, характер бедствия и, кроме того, закодированного в соответствии с протоколом местоположения, положения судна как определено его навигационным оборудованием, или составным глобальным навигационным спутниковым приемником системы.
Большинство спутниковых EPIRBs, как рекомендуется, является EPIRB с двойной частотой 121.5/406 MHz, хотя включение частоты 121.5 MHz не обязательно. Это позволяет соответственно оборудованным SAR единицам использовать частоту 121.5 MHz для ближнего определения. Поскольку Поисково-Спасательные транспондеры (SART) имеют ограниченный диапазон действия ( примерно 5 морских миль), даются требования ко всем морским спутниковым EPIRBs, работать на частотах 121.5 MHz и 406 MHz.
В зависимости от типа буя(морской, авиа или наземный), маяки могут быть активизированы или вручную или автоматически.

РЕГИСТРАЦИЯ 406 MHz EPIRB

Поскольку маяк может передавать отовсюду в мире, каждый маяк должен быть зарегистрирован посредством чего последовательный номер EPIRB, вместе с любой другой уместной Информацией, включается в соответствующую базу данных регистрации. Информация, кодируемая в 406 MHz EPIRB сообщении, включает информацию относительно определенного местоположения в базе данных. Особенно важно, чтобы власти быстро информировали органы регистрации о любых изменениях, воздействующих на информацию, данную на картах регистрации. Таких как: изменение судна, изменение собственника, потери, воровство и т.д.

СПУТНИКОВАЯ ЧАСТЬ

SAR контрольно-измерительная аппаратура на борту спутников КОСПАС и SARSAT работает в следующих режимах:
- Режим в реальном масштабе времени: 121.5 МГц ретранслятор;
- Режим в реальном масштабе времени: обработка данных 406.025 МГц и связь; и
- Режим глобального охвата: 406.025 МГц сохранение принятых данных для передачи.
Бортовое оборудование спутника состоит из следующих основных подсистем:
- Приемники 121.5 МГц;
- Приемник/процессор 406.025 МГц и блок памяти; и - 1544.5 МГц бортовой передатчик.
A. Приемник 121.5 МГц
Этот модуль имеет ширину полосы 25 кГц. Автоматическая установка уровня (ALC) обеспечивает поддержание постоянного уровня на выходе.
В. Приемник/процессор 406.025 МГц
Функции приемника/процессора следующие:
- Демодуляция цифровых сообщений, полученных от буев;
- Измерение полученной частоты; и
- Регистрация времени измерения.
Все эти данные включены в структуру выходного сигнала для передачи с борта к LUT. Структура передается со скоростью 2400 бит/сек в режиме реального масштаба времени и также сохраняется в памяти для более поздней передачи. Бортовая память обрабатывается в том же самом формате и с той же самой скоростью передачи данных как данные в реальном масштабе времени. LUTs таким образом непосредственно принимают сохраненные сообщения буя, полученные в течение полного орбитального витка. Соответствующие биты(флаги) указывают, являются ли данные в реальном масштабе времени или сохраненными и время, в которое запись сохраненных данных была выполнена.
Среднее глобальное время ответа для LUTs приема сохраненных и впоследствии переданных данных сигналов 406 МГЦ маяка на КОСПАС-SARSAT спутники - 1 час. Лучший случай - приблизительно 30 мин. и самый плохой 2 часа.
C. 1544.5 МГц бортовой передатчик
1544.5 МГц передатчик связи принимает входные данные от 406 МГц приемника/процессора и приемника, работающего в другом КОСПАС-SARSAT диапазоне, корректирует относительный уровень мощности в соответствии с командой наземного центра, модулирует низкочастотную несущую в составным сигнале, умножает частоту до 1544.5 МГц, усиливает уровень мощности и управляет связной спутниковой антенной.

ЛОКАЛЬНЫЕ ТЕРМИНАЛЫ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ(LUTs) И ЦЕНТРЫ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛЕТОМ (MCCs)

Конфигурация и способности каждого LUT различны, в зависимости от определенных требований стран, но форматы сигналов спутников КОСПАС и SARSAT должны гарантированно взаимодействовать между различными спутниками и всеми LUT, отвечающим техническим требованиям КОСПАС-SARSAT.
Имеются два типа LUT, те, которые обрабатывают 121.5 МГц и сигналы 406 МГц и, только сообщения на 406 МГц.
Для сигнала 121.5 МГц, принимается каждая передача и происходит расчет информации Доплеровского сдвига. Местоположение буя определяется, используя эти данные. Все данные на 406 МГц, полученные из спутниковой памяти при каждом проходе могут быть обработаны в пределах нескольких минут во время прохода.
MCCs имеются в каждой стране, использующей по крайней мере один LUT. Их главные функции сбор, хранение и сортировка данных от LUT и других MCC, и обеспечение такими данными SAR сетей. Большинство обработанных данных состоит из:

- Аварийные данные: Это - основной термин КОСПАС-SARSAT данные 121.5 и 406 МГц, полученная информация от EPIRB. Аварийные данные включают местоположение маяка и (для 406 МГц EPIRB) другая информация типа данных идентификации маяка и кодированной информации.

- Системная информация: Она прежде всего используется, чтобы эффективно обеспечивать операции КОСПАС-SARSAT и обеспечивать пользователей наиболее точными и своевременными аварийными данными насколько возможно. Она состоит из сведенных в таблицу данных (калиброванных по времени) состоящих из местоположения маяка, текущего состояние всех подсистем, и сообщений координации, требуемых, чтобы использовать систему КОСПАС-SARSAT.

Центр Управления полетом КОСПАС (CMC) в Москве ответствен за координирование всех КОСПАС действий и обеспечивает связь через SARSAT MCCs для взаимодействия с SARSAT системой. CMC вычисляет и посылает эфемеридные данные спутников КОСПАС другим MCC и LUT, и принимает, обрабатывает и передает SARSAT эфемериды и данные калибровки по времени, полученные от SARSAT MCC к КОСПАС MCCs и LUT.
Выделенный MCC в Соединенных Штатах действует как координатор SARSAT спутниковых операций. Он содержит много данных о местоположении 406 МГц EPIRB, используя сохраненные данные, полученные от LUT, распределяет эфемеридные данные, обрабатывает данные калибровки по времени (требуемые для использования SARSAT данных 406 МГц), и отправляет соответствующие результаты другому MCC. Этот MCC действует как основная, исполнительная система взаимодействия между SARSAT и CMC.

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМЫ

Следующие параметры особенно важны для пользователя:
A. вероятность обнаружения EPIRB:
Вероятность обнаружения EPIRB для 406 МГц EPIRB определена как вероятность обнаружения LUT по крайней мере одного сообщения с правильным защищенным кодом сообщения от первого прослеженного спутника.
B. вероятность определения местоположения EPIRB:
Вероятность определения местоположения EPIRB для 406 МГц EPIRB определена как вероятность обнаружения и расшифровки по крайней мере четырех независимых посылок сообщения в течение одного спутникового прохода так, чтобы LUT мог бы произвести расчет кривой Допплера. Для 121.5 МГц, EPIRB вероятность определения местоположения определяется как вероятность определения местоположения в течение спутникового прохода на высоте более чем 10° относительно маяка. Определение местоположения EPIRB имеет два решения ("истина" и "зеркало"), а не однозначный результат.
C. Ошибка местоположения EPIRB:
Ошибка определения местоположения EPIRB определяется как различие между местоположением, рассчитанным системой, с использованием измерения частоты Допплера и фактического местоположения.
D. Вероятность устранения двусмысленности:
Вероятность устранения двусмысленности определена как способность системы, выбирать "истину" скорее чем "зеркальное" местоположение.
E. Емкость:
Емкость определена как число спутниковых EPIRB в общем виде, которые система может обрабатывать одновременно.
F. Зона охвата:
система 121.5 МГц работает только в реальном масштабе времени, в то время как система 406 МГц работает и в реальном масштабе времени и глобальных режимах (данных ЗУ). Полная зона, обеспеченная КОСПАС-SARSAT системой в режиме в реальном масштабе времени определена количеством и позициями LUT, каждая область покрытия с радиусом приблизительно 2500 км. В глобальном режиме, использующим 406 МГц EPIRB, достигнут глобальный охват,
G. Время оповещения:
Время оповещения - период от запуска EPIRB (то есть. первой передачи) до приема правильного аварийного сообщения соответствующим RCC. Время оповещения зависит от следующих параметров:
- концентрация спутников;
- конфигурация LUT;
- местоположение EPIRB относительно LUT;
- широта EPIRB; и
- наземная сеть связи.
Рабочие характеристики системы даются в Таблице.

Характерискика 121.5 MHz 406 MHz Вероятность определения (не определена) 0.98 Вероятность местоположения 0.9 0.9 Точность местоположения 17.2 км в 90% не более 5 км Неоднозначность определения 0.73 0.96 Емкость 10 90 getQuotation();






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.