что такое система cospas sarsat
Что такое система cospas sarsat
Система поиска и спасания КОСПАС-САРСАТ
Международная спутниковая система поддержки поисково-спасательных операций предназначена для оперативного оповещения о чрезвычайных ситуациях и определения географических координат места бедствия. Совместный проект СССР, США, Канады и Франции. Доступ к системе предоставляется всем государствам на равноправных условиях, а использование является безвозмездным для терпящих бедствие.
Международная спутниковая система поддержки поисково-спасательных операций КОСПАС-САРСАТ позволяет в режиме реального времени отслеживать сигналы бедствия судовых, авиационных и персональных аварийных радиомаяков, определять их географические координаты и мгновенно информировать о чрезвычайных происшествиях поисково-спасательные службы и ответственные координационные центры. Доступ к системе является открытым, а использование — безвозмездным для терпящих бедствие.
Сотрудничество с Международной организацией гражданской авиации, Международной морской организацией, Международным союзом электросвязи и другими межправительственными учреждениями позволяет расширять парк космических аппаратов и развивать возможности проекта в точном соответствии с потребностями, стандартами и рекомендациями пользователей из разных стран.
Радиомаяки и радиобуи КОСПАС-САРСАТ используются в случае чрезвычайной ситуации для подачи аварийных сигналов, а также для оперативной радиопеленгации поисково-спасательными службами терпящих бедствие — ближнего определения — когда уже известен квадрат поиска, но по какой-то причине не уточнены координаты.
Обслуживаются три типа радиомаяков:
В случае бедствия АРБ активируются в зависимости от модели автоматически или вручную. После активации они излучают радиопосылку мощностью 5 Вт и длительностью
0.5 с каждые 50 секунд. Она содержит в цифровом виде: данные о стране регистрации, идентификационный номер радиобуя, сообщение вида бедствия и, если используется модель с навигационным приемником, вычисленные географические координаты.
Благодаря тому, что используемая при этом частота 406 МГц отслеживается и геостацонарными, и низкоорбитальными спутниками, радиосигналы быстро обнаруживаются, позволяя незамедлительно начинать поисково-спасательные операции. Время доставки аварийного сообщения до спасательных служб в случае использования нового поколения аварийных радиобуев АРБ-406 не превышает 5 минут даже в самых сложных погодных и географических условиях.
Ранее в системе так же обслуживались частоты 121,5 МГц и 243 МГц, однако технология была признана устаревающей, и с 2009 года внутри КОСПАС-САРСАТ частоты не используются. Стабильность новой частоты 406 МГц гарантирует более высокую точность определения местоположения, а высокая пиковая мощность увеличивает вероятность обнаружения. Тем не менее, большинство маяков до сих пор поставляются со сдвоенными рабочими частотами 121.5/406 MHz.Во многих странах аварийные радиобуи являются компонентом национальной инфраструктуры поиска и спасания и в ультимативном порядке устанавливаются на морские суда и летательные аппараты.
Сеть станций приема и обработки информации (СПОИ)
Сеть координационных центров системы (КЦС)
Аварийные радиобуи (АРБ)
Космический сегмент
Спутники на низкой и геостационарной орбитах (в режиме реального времени наблюдают поверхность Земли 24 часа в сутки 7 дней в неделю, в случае обнаружения аварийных сигналов, они обрабатывают их и передают на Станции приема и обработки информации. Радиоконтроль осуществляется в диапазоне частот 406,0–406,1 МГц.
Глобальность обслуживания обеспечивается тем, что бортовой компьютер космических аппаратов способен не только однократно получать и передавать сигналы на Землю, но и ретранслировать их многократно, сохраняя в собственной памяти. Спутники на низких орбитах в течение дня совершают до 18 витков вокруг Земли, траектория их движения проходит над разными регионами, во многих из них расположены пункты приема космической информации. Местоположение каждого аварийного радиомаяка, таким образом, может быть определено всеми функционирующими наземными станциями системы, попавшими в поле радиовещания спутника.
Станции приема и обработки информации
СПОИ осуществляют прием ретранслируемых космическим сегментом сигналов, определяют местоположение источников и передают информацию соответствующему координационному центру.
Для повышения точности во время каждого сеанса связи производится уточнение параметров орбиты: в системе создана сеть высокостабильных орбитографических маяков, координаты которых известны с высокой точностью.
Каждая СПОИ периодически проводит самодиагностику.
Координационные центры
Функции координационных центров — сбор данных с собственных СПОИ и обмен информацией с другими КЦС и поисково-спасательными службами. Взаимодействие осуществляется в соответствии с правилами, согласованными на международном уровне, в частности, в рамках ИМО и ИКАО.
КЦС устанавливаются в каждой стране, имеющей хотя бы одну СПОИ. В России четыре СПОИ сходятся в московский КЦС.
В Российскую часть международной системы КОСПАС-САРСАТ входят следующие элементы:
Дальнейшее развитие программы КОСПАС-САРСАТ связано с обновлением и расширением космического сегмента, так как эффективность системы напрямую зависит от численности орбитальной группировки. На многих спутниках, предназначенных, например, для метеорологии, при наличии возможности устанавливаются процессоры сигналов 406 МГц в качестве дополнительной полезной нагрузки. Сейчас в эксплуатации находятся уже семь таких аппаратов и их количество увеличивается.
Так же ведутся работы по размещению оборудования КОСПАС-САРСАТ на космических аппаратах, предназначенных для работы в составе глобальных навигационных систем ГЛОНАСС, GPS и Galileo. В перспективе все они могут быть оснащены соответствующими бортовыми комплексами, что обеспечит постоянное повсеместное покрытие и экстремально высокую точность определения координат. 26 февраля 2011 года ракетой-носителем «Союз-2» на средне-высотную орбиту был выведен первый спутник «Глонасс-К» российской глобальной навигационной спутниковой системы, оснащённый эксплуатационной поисково-спасательной нагрузкой КОСПАС. «Глонасс-К» является первым среднеорбитальным спутником, оснащённым эксплуатационным ретранслятором для передачи сигналов из диапазона 406 МГц в L-диапазон. В настоящее время ведутся испытания полезной поисково-спасательной нагрузки спутника.
Новый орбитальный сегмент в текущем проектном состоянии называют MEOSAR или DASS. Предполагается, что орбитальная группа MEOSAR обеспечит практически мгновенное обнаружение, идентификацию, получение и определение географического положения с помощью эффекта Допплера аварийных сигналов 406 МГц. Кроме того, теоретически возможна реализация обратной связи с аварийными радиобуями. Предполагается, что первые результаты опытной эксплуатации будут доступны к 2014 году.
В число участников проекта КОСПАС-САРСАТ входят:
Руководство программой из штаб-квартиры Международной организации морской спутниковой связи осуществляет Совет КОСПАС-САРСАТ при поддержке Секретариата КОСПАС-САРСАТ. В управлении так же принимают участие Международная морская организация, Международная организация гражданской авиации и Международный союз электросвязи. Технические и эксплуатационные вопросы рассматривает Объединенный комитет. КОСПАС-САРСАТ является составной частью Глобальной морской системы связи при бедствиях и для обеспечения безопасности. Получаемая системой информация об авариях и чрезвычайных ситуациях передается в национальные поисково-спасательные службы на недискриминационной основе — независимо от участия государства в программе.
КОСПАС-САРСАТ
Коспас-Сарсат (англ. Cospas-Sarsat ) — спутниковая система, разработанная для оповещения о бедствии и местоположении координат радиобуев, установленных на судах и самолётах в случае аварийных ситуаций.
Состоит из шести низкоорбитальных спутников, расположенных на околополярной орбите, пяти геостационарных спутников, локальной земной станции связи, центра управления и координационно-спасательных центров. Абонентами системы являются спутниковые аварийные радиобуи.
Функционирование спутниковой части системы осуществляется на частоте 406 МГц, взаимодействие с поисковыми самолетами на частоте 121,5 МГц.
Международная спутниковая система КОСПАС-SARSAT является одной из основных частей ГМССБ и предназначена для обнаружения и определения местоположения судов, самолетов, других объектов, потерпевших аварию. Система КОСПАС-SARSAT одобрена Международной морской организацией (ИМО) и Международной организацией гражданской авиации (ИКАО). Система образована в 1977 году на основе международного сотрудничества СССР (КОСПАС) с одной стороны и США, Канады и Франции (SARSAT) с другой. Функционирование КОСПАС-SARSAT началось с запуска 30 июня 1982 года советского спутника КОСПАС-1.
Первый практический случай спасения людей с помощью системы произошел в сентябре 1982 года еще на стадии отработки технических средств системы, когда советский спутник КОСПАС-1 ретранслировал сигнал бедствия с разбившегося в горах Канады небольшого самолета. Аварийный сигнал через спутник был принят канадской наземной станцией. В результате спасательной операции были спасены три человека. На начало 2002 года с помощью системы КОСПАС-SARSAT спасено более 10 000 человек. В одном только 1998 году произведено 385 спасательных операций в результате которых было спасено 1334 человека.
05 декабря 1997 года на заседании межведомственной комиссии Министерства по чрезвычайным ситуациям (МЧС) России было принято решение рассматривать систему КОСПАС-SARSAT как необходимый элемент организации поиска и спасания объектов, попавших в кризисную ситуацию.
С 1 февраля 2009 года прекращена обработка сигналов ELT, работающих на частотах 121,5/243 МГц
Система КОСПАС-САРСАТ: 40 лет в режиме поиска
‘+ ‘ Различные виды аварийных маяков разных производителей.
Автоматический сигнал бедствия
Специфика авиационных и морских катастроф в том, что оборудование радиосвязи зачастую повреждается, а те, кто мог бы его хоть как-то восстановить и запустить, — гибнут. В результате у выживших резко сокращаются шансы на спасение.
В 1967 году в США, в безлюдной части штата Калифорния, произошла катастрофа небольшого самолета. Место крушения искали в течение нескольких дней. За это время единственная уцелевшая пассажирка, 16-летняя Карла Корбус умерла от травм и голода, не дождавшись спасателей. Других выживших в той катастрофе не оказалось — никто не мог выйти в эфир, запустить сигнальную ракету или хотя бы разжечь привлекающий внимание дымный костер.
Анализ подобных несчастных случаев в воздухе и на воде в самых разных странах привел к пониманию необходимости автоматизированной подачи сигнала бедствия, не связанной со штатным оборудованием радиосвязи самолетов, вертолетов и судов, не требующей навыков радиста и способной работать вообще без участия человека. Например, после калифорнийской истории Федеральная авиационная служба США начала стимулировать массовое оснащение воздушных судов автономными аварийными маяками — устройствами, активирующимися без участия человека при перегрузке в несколько g.
Автоматические аварийные радиомаяки — лучше, чем ничего, но и они отвечали поставленной задаче лишь частично. Дело в том, что обнаружить маяк и место бедствия можно, если их… искать! А если полет или плавание проходили без оповещения? В таком случае спасательная операция не начнется, радиомаяк, подающий сигналы фактически в никуда, не услышат, и помощь не придет.
На этом фоне в ряде стран (в первую очередь имеющих собственные космические программы) практически одновременно стали задумываться о развертывании гражданских автоматизированных спутниковых сетей обнаружения катастроф и бедствий. Спутники должны были охватывать наблюдением огромные территории, круглосуточно и круглогодично мониторить эфир на единой аварийной частоте и, что самое главное, автоматически же ретранслировать сигнал в дежурные спасательные центры на земле.
Экспериментальные зачатки таких систем уже появлялись, и, дабы в очередной раз не вкладывать силы и ресурсы в полумеры, СССР, США, Франция и Канада начали переговоры о создании международной сети спасательных спутников, покрывающей всю планету и работающей в едином стандарте. В 1979 году в Ленинграде (ныне Санкт-Петербург) был дан старт проекту, названному КОСПАС-САРСАТ. В него вошли советская часть системы — КОСПАС (Космическая система поиска аварийных судов) и зарубежная — SARSAT (Search And Rescue Satellite-Aided Tracking, поиск и спасение с помощью спутникового слежения).
В число участников проекта входят более четырех десятков государств, обеспечивающих запуск спутников, функционирование приемных станций наземного сегмента и иную поддержку.
Справка «АС». Страны-участницы КОСПАС-САРСАТ
Австралия, Алжир, Аргентина, Бразилия, Великобритания, Вьетнам, ФРГ, Греция, Дания, Индия, Индонезия, Испания, Италия, Канада, Катар, Кипр, КНР, Республика Корея, Малайзия, Нигерия, Нидерланды, Новая Зеландия, Норвегия, ОАЭ, Пакистан, Перу, Польша, РФ, Саудовская Аравия, Сербия, Сингапур, Таиланд, Тунис, Турция, Финляндия, Франция, Чили, Швеция, Швейцария, ЮАР, Япония.
Как это работает?
КОСПАС-САРСАТ обеспечивает практически полное покрытие спутниками поверхности планеты. Для этого применяются космические аппараты на низких, средних и геостационарных орбитах. Оборудование КОСПАС-САРСАТ достаточно компактное, поэтому узкоспециализированные спутники для спасательной системы обычно не запускают. Просто устанавливают дополнительное оборудование на многофункциональных орбитальных аппаратах.
Спутники постоянно мониторят эфир на единой всемирной аварийной частоте 406 мГц. Как только их антенны засекают сигнал аварийного маяка, они ретранслируют его на землю уже на другой частоте — около 1500 мГц. На этом канале постоянно работают приемные станции наземных центров слежения в разных странах, синхронизированные между собой. Станции передают информацию в ближайший координационный центр КОСПАС-САРСАТ, а тот — в спасательные службы.
Аварийные маяки бывают авиационные, судовые и носимые персональные. Первые два вида обычно имеют функцию автоматической активации при перегрузке от падения/удара и от попадания в воду. Портативные устройства имеют компактные размеры и способны переноситься в кармане или рюкзаке.
Особенность маяков КОСПАС-САРСАТ — полная автономность и защищенность от внешних воздействий. В особо прочных корпусах имеются аккумуляторы, передающие антенны, приемные антенны GPS/ГЛОНАСС для определения собственного местоположения, системы автоматической и принудительной ручной активации. Плюс в памяти каждого маяка «зашит» индивидуальный код, под которым он зарегистрирован в единой общемировой базе данных. При подаче сигнала SOS на спутник передается ID-код и географические координаты места бедствия. Эта же информация попадает в наземный координационно-мониторинговый центр. Там сразу видят, где и с кем произошло «ЧП», поскольку маяк — это не телефон, обратной связи с ним нет!
В нашей стране наземным координатором системы является ФГУП «Морсвязьспутник» из Федерального агентства морского и речного транспорта. Компания обеспечивает функционирование и развитие российской части наземного сегмента КОСПАС-САРСАТ.
В мире зарегистрировано более миллиона аварийных радиомаяков. Последние официальные данные относятся к началу 2016 года. Согласно им, КОСПАС-САРСАТ помог спасти 41 тыс. 750 человек в 11 тыс. 788 поисково-спасательных операциях!
КОСПАС-САРСАТ в рюкзаке
Проект КОСПАС-САРСАТ начинался как система для спасения экипажей самолетов, вертолетов и судов. Но позже к стационарным маякам, монтируемым на летающей и плавучей технике, добавились сухопутные носимые маяки — персональные устройства. Их могут брать с собой команды тех же спасателей, военных, пограничников, путешественников. За рубежом персональные маяки КОСПАС-САРСАТ получили достаточно широкое распространение у туристов, участников экстремальных авторалли, фермеров, пасущих стада в отдаленных от цивилизации районах. В нашей же стране персональные маяки тоже разрабатываются и выпускаются. Вот только воспользоваться частные лица ими… не могут!
В СССР частным лицам маяки КОСПАС-САРСАТ не продавали и не выдавали. Считалось, что гражданам эта система не требуется… Разрабатывались и производились подобные устройства, как и многое в то время, только для нужд госорганизаций. Персональный носимый маяк могла получить, к примеру, экспедиция, снаряженная НИИ при Министерстве геологии или Минтрансе.
Ситуация изменилась, но не стала от этого менее странной. Частное лицо может вполне законно и легально приобрести носимый радиомаяк КОСПАС-САРСАТ, но его просто не зарегистрируют. То есть на обслуживание в «Морсвязьспутнике» не поставят.
В правилах работы системы КОСПАС-САРСАТ в России использование и поддержка персональных маяков не значатся! Если вы за свои деньги обзаведетесь спасательным устройством, попадете с ним в беду и активируете тревожный вызов, сигнал, как и положено, пойдет на спутник, со спутника ретранслируется обратно на землю, будет принят и передан в координационный центр. Вот только никаких действий за этим не последует! Если индивидуальный идентификационный номер вашего маяка не числится в базе системы — его все равно что не существует…
Несмотря на то что наша страна стояла у истоков КОСПАС-САРСАТ, российский гражданин «помощь из космоса» получить не может… В отличие, например, от иностранца, который вдруг решит черпнуть экстрима и попутешествовать пешком с рюкзаком или на внедорожнике по российским горам, тайге или тундре с собственным персональным маяком КОСПАС-САРСАТ. На территории нашей страны он будет спасен в стандартном общем порядке! Ибо его устройство, купленное за рубежом, числится в едином международном реестре маяков системы, и наш координационный центр будет обязан принять меры по передаче информации в МЧС, которое, в свою очередь, организует спасательные мероприятия. Выглядит подобный расклад обидно и несправедливо…
Как рассказали «АС» в НИИ космического приборостроения — отечественном разработчике и производителе оборудования для КОСПАС-САРСАТ, компания неоднократно обращалась и в МЧС, и в Госдуму, чтобы инициировать рассмотрение и принятие документов, позволяющих начать регистрацию в России персональных спасательных радиомаяков частным лицам. Но пока дело с места не сдвинулось.
Видимо, боятся ложных вызовов… Хотя на самом деле проблема решаемая. Активация радиомаяка по причинам, не связанным с бедствием, расценивается как преступление во многих странах мира и может привести к судебному преследованию. И вполне достаточно прописать в договоре об использовании маяка штрафные санкции за ложное включение!
Персональные аварийные маяки нужны. Это очевидно и подтверждается массовым введением на госуровне системы ЭРА-ГЛОНАСС для автовладельцев. Она отчасти выполняет аналогичные функции. Но ЭРА работает лишь в зоне функционирования сотовых сетей, а у нас в стране огромные площади GSM-покрытия не имеют, в том числе и на трассах федерального значения вдали от населенных пунктов… А если, скажем, что-то произошло с автомобилем, везущим опасный груз? Маяк КОСПАС-САРСАТ, не зависимый от сотовой связи, мог бы быстро оповестить спасателей, передать координаты и максимально ускорить прибытие помощи.
Кто заплатит за спасение «частника»?
Почему персональные носимые маяки системы КОСПАС-САРСАТ, предназначенные для использования частными лицами, продаются за рубежом и благополучно работают по всему миру, а российские — нет?
Дело в том, что маяку мало просто подать сигнал — он должен еще иметь финансово-правовую основу для инициации спасательных мероприятий. Поднятые по тревоге люди, техника, использованное топливо, оборудование — все это кто-то должен оплачивать. За рубежом в частном сегменте системы КОСПАС-САРСАТ участвуют страховые компании, и их услуги уже заложены в стоимость маяка. За их счет организуется спасательная операция. В российских реалиях страховые компании к этой деятельности не привлечены, и, по сути, финансово спрашивать не с кого.
В России маяки КОСПАС-САРСАТ, установленные на самолетах или кораблях, регистрируются в рамках деятельности Минтранса по обеспечению безопасности в зоне его ответственности. После спасения потерпевшего аварию воздушного или морского судна министерства проводят между собой взаимозачеты по расходам на спасательные операции.
Персональные маяки у нас тоже используются, но лишь «людьми государевыми», из госструктур. Если маяк применяют геологи — значит, зарегистрирован он на Минприроды, если военные — на Минобороны и т.п. А вот за частными лицами, не имеющими «привязки» к организациям и ведомствам, в финансово-обеспечительном плане никто не стоит…
Плюс власти, видимо, весьма опасаются ложных срабатываний персональных терминалов КОСПАС-САРСАТ. Дескать, народ у нас безответственный, «станут по пьянке нажимать кнопку SOS — и полетят вертолеты со спасателями…» Или путешественник заберется куда-нибудь в глушь, за Полярный круг, где от ближайшего города несколько сотен километров, и ошибочно активирует маяк? Чтобы расплатиться за спасательные мероприятия, ему придется, наверное, продать квартиру, да еще и не хватит! Понятно, что рассчитывать на возврат израсходованных МЧС средств в такой ситуации не приходится — судебные приставы будут потом годами по копейке вытрясать из нашалившего гражданина огромные деньги, потраченные государством на бесцельные спасательные мероприятия… Вот и боятся у нас доверять обывателям кнопку доступа к «космическому спасению»…
Показательный пример — та же система ЭРА-ГЛОНАСС, установленная в миллионах автомобилей. На конец 2018 года в колл-центр ЭРЫ поступило почти 2,5 миллиона вызовов, из которых лишь около 25 тыс. оказались сообщениями об авариях. Это означает, что 99% вызовов (почти все эти два с половиной миллиона!) были ложными — ради интереса, для проверки системы на работоспособность и просто от скуки.
Но у ЭРЫ-то хотя бы обратная связь по GSM-каналу есть — оператор сперва уточняет, действительно ли нужна помощь, а не отправляет ее автоматически на каждый вызов. А у КОСПАС-САРСАТ такой связи нет. Если сигнал пошел, маяк идентифицирован как зарегистрированный, то спасательная операция непременно начнется. Никаких иных вариантов быть не может! В итоге частных лиц, имеющих маяки КОСПАС-САРСАТ, в нашей стране, наверное, всего двое — путешественники планетарного масштаба Конюхов да Шпаро…
Когда есть лишний миллион…
Как ни странно, в России есть-таки один способ использования КОСПАС-САРСАТ частными лицами. Существует уникальная в своем роде модель наручных часов премиальной швейцарской марки Breitling, в которые встроены передатчик КОСПАС-САРСАТ и кнопка SOS для его активации. Гаджет действительно уникальный, без иронии, идентичный снаряжению Джеймса Бонда. Правда, стоят эти часы неприлично дорого для большинства граждан. Все же это единственная возможность получить персональное спасение «из космоса», не нося погоны и не будучи на иной госслужбе.
Есть нюанс… После активации радиомаяка в часах его сигнал, как и сигнал любого иного маяка КОСПАС-САРСАТ, отправится на спутник, с него — в центр слежения, затем в координационный центр, а оттуда, как сообщили в компании-операторе, он пойдет не в МЧС, а… в колл-центр одного из крупнейших российских частных охранных агентств. Так что помощь придет, но не государственная, а коммерческая. А в чем разница между компанией, хоть и крупной, и МЧС? Во многом ответ на этот вопрос зависит от места, откуда подан сигнал тревоги… Насколько эффективна будет помощь от частного охранного агентства, если вы лежите со сломанной ногой где-нибудь на побережье Ледовитого океана?
ГМССБ. Спутниковая система КОСПАС-SARSAT
Содержание
Организация и принцип действия системы КОСПАС-SARSAT
В 1985 году система КОСПАС-SARSAT была объявлена эксплуатационной, а в 1988 году было подписано «Соглашение о Международной программе КОСПАС-SARSAT», которым регламентируется сотрудничество по эксплуатации и развитию системы, обеспечиваются ее долгосрочная эксплуатация и предоставление для использования всеми государствами.
Система КОСПАС-SARSAT является доплеровской навигационной системой и базируется на измерении доплеровского сдвига частоты радиосигнала, излучаемого АРБ, и вычислении координат АРБ по доплеровскому сдвигу частоты. Вычисление координат терпящего бедствие судна производится на борту спутника и на земных станциях.
Опознавание АРБ осуществляется по его идентификационному номеру, в качестве которого используется девятизначный номер ЦИВ (MMSI). Этот номер включается в излучаемый буем сигнал.
Система КОСПАС-SARSAT включает в себя:
Космический сегмент. В стандартную конфигурацию системы входят четыре спутника на низких полярных орбитах. Однако в настоящее время в эксплуатации находятся 8 спутников. Период обращения спутников составляет около 100 минут. Российские спутники типа Коспас/Надежда выводятся на круговые приполярные орбиты с высотой 1000 км. Спутника типа SARSAT, изготавливаемые и запускаемые США, Канадой и Францией, размещаются на круговых солнцесинхронных орбитах высотой 850 км. Общее число спутников постоянно наращивается; при развертывании системы КОСПАС-SARSAT их было 4, в настоящее время их количество доведено до 8-и.
Частота 406 МГц используется собственно для передачи импульсного сигнала бедствия, а на частоте 121,5 МГц излучается непрерывный тонально-модулированный сигнал малой мощности. Этот сигнал используется в ГМССБ для облегчения поиска путем пеленгования.
В случае бедствия АРБ включается (автоматически или вручную) и излучает сигналы, которые ретранслируются спутниками КОСПАС-SARSAT на береговые станции.
Организация системы КОСПАС-SARSAT на основе низкоорбитальных спутников (LEOSAR) с участием геостационарных спутников представлена на рис.5.1.
Важными преимуществами системы LEOSAR являются:
Однако серьезным недостатком использования спутников на низких орбитах является значительная задержка в передачи сигнала бедствия на берег, которая может достигать 1,5 часов. Это связано с тем, что немедленная ретрансляция сигнала бедствия через спутник возможна только в случае одновременного нахождения береговой станции и АРБ в зоне радиовидимости спутника. Поэтому, как правило, передача сигнала бедствия осуществляется в режиме запоминания на спутнике с последующим сбросом его на береговую станцию. Кроме этого существует большое время ожидания спутника до приема им сигнала бедствия от АРБ. Эти факторы обуславливают значительное запаздывание между подачей сигнала бедствия и получением его на береговом центре.
Для устранения данного недостатка система низкоорбитальных спутников была дополнена тремя геостационарными спутниками на высокой орбите (GEOSAR). Совместная зона радиовидимости этих спутников охватывает практически всю поверхность Земли, исключая приполярные области. Сигнал от АРБ немедленно принимается и ретранслируется GEO-спутниками на береговые центры. Эти береговые центры называются GEOLUT. Одновременно, возможно с некоторой задержкой, сигнал бедствия принимается и ретранслируется также и LEO-спутниками. Схема размещения спутников на орбитах совместной LEOSAR-GEOLUT системы представлена на рис. 5.2.
Таким образом, геостационарные спутники являются дополняющими к низкоорбитальным спутникам КОСПАС-SARSAT так, что обеспечивается практически мгновенная доставка вызова бедствия и идентификация судна, а его координаты передаются затем в СКЦ с некоторой задержкой через низкоорбитальные спутники.
По требованиям ГМССБ включение координат в сигнал бедствия АРБ не обязательно. Поэтому в системе GEOSAR они не могут быть получены или вычислены, так как использование эффекта Доплера здесь принципиально невозможно. Тем не менее, ряд фирм уже начали производить АРБ с встроенным приемником GPS, наличие которого позволяет передавать в сигнале бедствия текущие координаты.
Зоны радиовидимости геостационарных спутников GOES-E, GOES-W, INSAT-2A показаны на рис. 5.3.
Принцип определения координат в системе КОСПАС-SARSAT
В системе КОСПАС-SARSAT передатчиком является аварийный радиобуй, а приемник сигнала бедствия находится на борту спутника. Определение координат АРБ осуществляется только лишь на основе измеренного значения доплеровского смещения частотым Fd.
Как определить координаты буя только лишь по известному значению Fd не является очевидным. Ниже обосновывается такая возможность и поясняется сам принцип вычисления координат в системе КОСПАС-SARSAT.
α- угол между направлением на АРБ со спутника и вектором скорости;
Полагаем, что аварийный радиобуй неподвижен.
Во время движения ИСЗ доплеровское смещение частоты непрерывно меняется от Fd max= V / λ0 (при α = 0) до Fd min (при α = 90 °). Последний момент называют моментом траверза, когда ИСЗ находится на кратчайшем расстоянии от наблюдателя.
Перемещение спутника приводит к перемещению соответствующей ей изодопы. Для определения координат АРБ требуются по крайней мере две изодопы. Изодопы пересекаются в двух точках, лежащих по разным сторонам от следа орбиты на поверхности Земли. Одна из этих точек пересечения и определяет местонахождение буя. Неоднозначность разрешается с помощью учета направления вращения Земли.
Режимы работы системы КОСПАС-SARSAT
Возможны два режима ретрансляции сигнала бедствия через низкоорбитальные спутники:
Немедленная ретрансляция (Real Time Mode) характеризуется ретрансляцией спутником аварийного сигнала на ППИ без какой-либо задержки во времени. Спутники КОСПАС-SARSAT совершают оборот вокруг земного шара примерно за 100 минут, при этом обозревается участок поверхности Земли диаметром порядка 5000 км. Если АРБ и пункт приема информации одновременно находятся в зоне видимости спутника, то сигнал может быть ретранслирован непосредственно на ППИ. Зоны радиовидимости ППИ, в которых возможна передача в реальном масштабе времени, на рис. 5.5 выделены белым цветом. Такой режим непосредственной ретрансляции называют также локальным (Local mode).
В локальном режиме на берег ретранслируются сигналы на обоих частотах 406 МГц и 121,5 МГц. Расчет доплеровского сдвига и дешифрация сигнала производятся на берегу.
В остальных районах Мирового океана непосредственная ретрансляция сигнала бедствия на берег принципиально невозможна. Для доставки оповещения бедствия от АРБ используется.
Режим глобального охвата (Global mode) обеспечивается путем сохранения в памяти спутника информации, принятой от АРБ, с целью последующей передачи на ППИ по мере попадания его в зону видимости спутника. Таким образом, в данном режиме каждый АРБ может быть обнаружен всеми ППИ, находящимися в эксплуатации.
Режим глобального охвата поддерживается только на частоте 406 МГц. Поэтому частота 406 МГц является в ГМССБ основной для передачи вызовов бедствия и расчета координат. Сигнал на частоте 406 МГц принимается на спутнике, частично обрабатывается, запоминается и передается на береговой центр, причем в радиоканале спутник-ППИ используется несущая частота 1544,5 МГц.
Геостационарные спутники также принимают сигнал на частоте 406 МГц и немедленно ретранслируют его на береговые станции (GEOLUT), обслуживающие геостационарные спутники. Зоны радиовидимости GEO-спутников охватывают практически всю земную поверхность между 70°N и 70°S. Однако, на геостационарных спутниках не проявляется эффект Доплера. Координаты не могут быть определены, если они не содержатся в сигнале. Передача координат АРБ системы КОСПАС-SARSAT по требованиям ГМССБ не является обязательной.
Для передачи координат некоторые фирмы-производители встраивают в АРБ приемники GPS, что позволяет иметь на берегу полную информацию о терпящих бедствие сразу же после активации буя. Если же АРБ не имеет встроенного навигационного приемника, то информация о координатах может быть получена в спасательном центре с некоторой задержкой после ретрансляции и обработки сигнала бедствия через низкоорбитальные спутники в режиме Global mode.
Использование частот АРБ в различных режимах сведено ниже в таблице.
Частота 121,5 МГц в ГМССБ используется для ближнего поиска в районе бедствия путем пеленгования воздушными поисково-спасательными средствами. Поэтому ее часто называют «воздушной» частотой.
Точность определения местоположения АРБ в системе КОСПАС-SARSAT составляет примерно 5 км для АРБ 406 МГц и около 20 км для АРБ 121,5 МГц. Время доставки сигнала бедствия с координатами от момента включения АРБ до приема сигнала бедствия СКЦ, зависит от взаимного расположения спутников, расположения ППИ, местоположения АРБ относительно ППИ, широты места АРБ и от сети наземной связи.
Аварийный радиобуй АРБ-406
АРБ использует низкоорбитальную спутниковую систему КОСПАС-SARSAT на частотах 121,5 МГц и 406 МГц, а также геостационарные спутники на высокой орбите на частоте 406 МГц. Низкоорбитальные спутники обнаруживают передачу и кодированное сообщение, передаваемое аварийным буем, затем информация передаётся на береговые станции (LUT), которые обрабатывают сигналы АРБ, используя эффект доплеровского смещения. Если спутник в момент передачи сигнала бедствия находится не в пределах досягаемости LUT, то он будет хранить данные, передаваемые на частоте 406 МГц, пока не попадет в зону радиовидимости какой-либо земной станции. Временная задержка передачи на LUT будет зависеть от положения на земном шаре и времени следующего прохода спутника (дольше всего на экваторе и короче всего на полюсах). На экваторе временная задержка может быть в пределах 90 минут. Точность определения координат на частоте 406 МГц составляет 5 км.
Сигнал бедствия на частоте 406 МГц также немедленно ретранслируется геостационарными спутниками через береговые ППИ (GEOLUT) в спасательно-координационный центр. При этом координаты АРБ отсутствуют, если буй не содержит встроенный навигационный приемник.
АРБ устанавливается на судне совместно с укомплектованным механизмом самоотделения. Необходимо специально отметить, что АРБ не должен дополнительно привязываться никоим образом к каким-либо конструкциям судна, чтобы не препятствовать автоматическому отделению при возможном затоплении судна.
АРБ может включаться двумя способами:
Ручное включение осуществляется тумблером на корпусе буя (или другим способом, согласно инструкции).
Автоматическое отделение АРБ происходит, когда срабатывает гидростат на глубине между 1,5 метрами и 4 метрами. Высвобождение АРБ технически может быть реализовано различными вариантами. Например, подпружиненное лезвие перерезает канатик, крепящий буй к кронштейну. Два электрода в основании буя обеспечивают электрический контакт при попадании буя в морскую воду. Находясь в морской воде, EPIRB автоматически включается примерно через 5 секунд.
Радиобуй питается от литиевых батарей, которые расположены в нижней части его корпуса. Органы управления АРБ сведены к минимуму; имеется кнопка для тестирования и тумблер автоматического/ручного (AUTO/ON) включения. В обычных условиях этот переключатель находится в положении AUTO и АРБ готов к автоматическому включению при погружении в воду. Для предотвращения случайного включения имеется пластиковая крышка на AUTO/ON выключателе.
Маршрутизация аварийных сообщений от АРБ-406
Режим глобального охвата обеспечивается путем сохранения в памяти спутника информации, принятой от АРБ, с целью последующей передачи на ППИ по мере их входа в зону видимости спутника. В данном режиме каждый АРБ может быть обнаружен всеми ППИ, находящимися в эксплуатации.
Сигнал бедствия также немедленно ретранслируются спутниками на геостационарной орбите в ППИ, обслуживающие эти спутники (GEOLUT). Этот сигнал, однако, не содержит координат, если буй не имеет встроенного навигационного приемника. Координаты могут быть получены несколько позже при ретрансляции через низкоорбитальные спутники.
ППИ передает информацию в национальный центр управления системой (ЦУС). Все ЦУС связаны друг с другом телефонной, телексной сетью или сетью передачи данных. От ЦУС информация оповещения о бедствии и местоположении поступает в соответствующий спасательно-координационный центр (СКЦ), который обеспечивает поиск и спасание.
Наличие в сигнале АРБ-406 кода страны позволяет ввести для каждого аварийного сообщения два направления передачи из центра системы КОСПАС-SARSAT: в СКЦ и в пункты связи национальных администраций, иначе говоря, национальным властям пользователя АРБ-406. Этим достигаются три важные для эффективности спасательной операции результата:
Для оценки времени задержки доставки оповещения бедствия на СКЦ через низкоорбитальные спутники следует принимать во внимание пять этапов:
Состав излучаемого импульса АРБ-406 (для радиоэлектроников)
Параметры импульса и состав передаваемой информации приведены ниже.
Период повторения импульсов должен быть 50 секунд ±5%. Период повторения не должен иметь высокую стабильность так, чтобы два излучающих буя не передавали импульсы одновременно в течение продолжительного времени. В противном случае импульсы будут накладываться и подавлять друг друга.
Длительность импульса составляет 440 мс ± 1%.
Формат цифрового сообщения
Цифровое сообщение имеет формат приведенный в таблице 5.2. Оно состоит из 112 бит и может быть разделено на пять групп:
Первые 24 бита являются системными; они используются для тактовой и кадровой синхронизации.
Следующие 61 бит с 25-го по 85-й являются битами данных. Эти данные составляют поле защищенных данных. В данном поле зашифрован идентификатор судовой станции. По требованиям ГМССБ он должен совпадать с номером ЦИВ (MMSI).
Позиции 25 и 26 являются служебными.
Биты 27-36 задают код страны.
Биты 37-85 используются для идентификации АРБ и возможной записи координат. Для морских АРБ координаты не обязательно включаются в это поле. Если АРБ имеет встроенный приемник GPS, то координаты от него передаются в данном поле и могут быть получены в СКЦ практически сразу же после активации буя через спутники на геостационарной орбите.
Биты 84-85 определяют тип встроенного в буй приводного устройства:
10-9 ГГц транспондер,
Поля данных сообщения
Последующие 21 бит с 86-й по 106-ю позицию представляют собой корректирующий код Боуза-Чоудхури-Хоквингема, который позволяет исправить возможные ошибки данных. Данный код позволяет обнаружить и исправить до трех ошибок в последовательности из 82 бит (поле данных + код БЧХ).
Параметры АРБ (частота, стабильность частоты, передаваемые данные и др.) измеряются специальными контрольными приборами при ежегодном освидетельствовании буев. Подробную информацию по системе КОСПАС-SARSAT, техническим требованиям, проведению испытаний буев и др. можно получить на открытом сайте http://www.cospas-sarsat.org.