Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



Приёмоиндикатор JMC NP-20NT GPS.




Помощь в написании учебных работ
1500+ квалифицированных специалистов готовы вам помочь

Примером совместного использования электронных карт и приёмника GPS является плоттер панорамного обзора приёмоиндикатор JMC NP-20NT GPS (рис. 25.32).

Такой приёмоиндикатор характеризуется следу-ющими особенностями:

- 7" TFT-LCD дисплей панорамного обзора во влагозащищенном корпусе;

- быстродействующая система на основе 200 МГц ARM-процессора с поддержкой карт типа C-MAP;

- 12-канальный GPS-приёмник;

Рис. 25.32. Приёмоиндикатор JMC NP-20NP GPS
- объектно-ориентированная картография с отображением навигационных данных во всплыва-ющих окнах;

- поддержка системы координат UTM и системы Лоран-С;

- ориентация по курсу и по направлению;

- возврат в текущую позицию с помощью одной клавиши;

- отдельная клавиша MOB с сохранением текущей позиции при несчастном случае с автоматическим указанием пеленга, дистанции и расчетного времени прибытия в точку;

- инфракрасный пульт дистанционного управления.

В комплект поставки входит:дисплей, антенна, антенный кабель. Сравнительные технические характеристики в сравнении с другими типами приёмоиндикаторов GPS приведены в табл. 25.5.

Приёмоиндикатор JRC J-NAV 500 / 112 является одним из самых дешёвых GPS-приёмников. Такой приёмоиндикатор характеризуется следующими особенностями:

- монохромный экран с подсветкой;

- 12-канальный приемник GPS/DGPS;

- навигационные сигнализации: прибытие, якорь, граница, пересечение треков и потеря спут-ника;

Рис. 25.33. Приёмоиндикатор JRC J-NAV 500 / 112
- вывод различных навигационных данных в формате NMEA-0183;

- временной дифференциал Лоран-С;

- язык меню по выбору: английский, немецкий, норвежский, французский, испанский, японский, итальянский;

- импорт / экспорт путевых точек и треков.

В комплект поставки входит:дисплей, антенна, антенный кабель. Сравнительные технические характеристики в сравнении с другими типами приёмоиндикаторов GPS приведены в табл. 25.5.

Судовой спутниковый приёмоиндикатор КОТЛИН МТ-102 (Россия)создан на базе спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС, GPS, WAAS, GNOS для навигационно-временного обеспечения морских и речных судов

 

 

 
 
Рис. 25.34. Судовой спутниковый приёмоиндикатор КОТЛИН МТ-102 (Россия)


Спутниковый приёмоиндикатор КОТЛИН МТ-102 предназначен для определения текущих координат, скорости и времени по сигналам спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС и GPS. Легко встраивается в навигационные комплексы и системы синхронизации различного назначения.

Функции приёмоиндикатора КОТЛИН МТ-102:

- определение геодезических координат судна (выдача навигационной информации в системах WGS-84, ПЗ-90 или любых других опорных системах координат);

- определение вектора путевой скорости (путевой угол и путевая скорость);

- определение времени в шкалах UTC (SU), UTC(US);



- ввод и хранение до 500 маршрутных точек;

- ввод и хранение в памяти до 20 маршрутов или фарватеров (до 50 точек в каждом маршруте);

- расчёт (по локсодромии и ортодромии) времени прихода судна в точку с заданными координатами и с заданной скоростью движения;

- расчёт расстояния и направления между двумя маршрутными точками;

- расчёт параметров отклонения от заданного маршрута.

- срабатывание звуковой и визуальной сигнализации о подходе на заданное расстояние к маршрутной точке и о выходе за пределы выбранной ширины фарватера.

 

Сравнительные технические характеристики приведённых выше приёмо-индикаторов показаны в таблице 25.5.

Табл. 25.5

Техническая характеристика Furuno GP-32 (GP-37) Furuno GP-37 Furuno GP-90 JMC GP-100 (GP-200) СН-3101
  Тип приёмника   Точность: GPS: DGPS: WAAS: GNSS   Время до первого определения   Скорость слежения   Геодезическая система     Дисплей     Объём памяти   Масса:     12 каналов, код С/А   10 м 5 м 3м -   12 сек   900 узлов     WGS-84 и др.     LCD 4,5²     До 1000 точек, 999 именова-ных точек, 50 марш.   0,54 (0,68) кг     12 каналов, код С/А   10 м 5 м 3м -   12 сек   900 узлов     WGS-84 и др.     LCD 4,5²     До 1000 точек, 999 именова-ных точек, 50 марш.   0,68 кг     12 каналов, код С/А   10 м 5 м 3м -   12 сек   900 узлов     WGS-84, NAD-27 и др.   LCD 6 ²     До 2000 точек, 999 именова-ных точек, 30 марш.   0,8 кг     18 каналов, код С/А   10 м 5 м 3м -   12 сек   900 узлов     WGS-84 и др.     LCD 4,5²     До 2000 точек, 300 именова-ных точек, 20 марш.   1,1 кг     14 каналов Код С/А, СТ   20-40 м 1-3 м - 10-12 м   1,5 мин   99,9 узлов     WGS-84, ПЗ-90, SK-42     Жидко-кристаллический   До 500 маршрутных точек (50 марш.)   2,2 кг  

 



25.6. КОСМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА КОСПАС-САРСАТ

 

Международная космическая система КОСПАС-САРСАТ создана как глобальная система поиска и спасания в соответствии с межправительственным соглашением между СССР, США, Канадой и Францией. Советская часть проекта получила название КОСПАС (космическая система поиска аварийных судов и самолётов), другая часть проекта, созданная США совместно с другими странами, – САРСАТ (Search and Rescue Satellite Aided Tracking).

Другими словамиКОСПАС-САРСАТ - это глобальная спутниковая система оповещения о бедствии, предназначенная для определения местоположения терпящих бедствие объектов, их идентификации и вызова поисково-спасательных служб.

С сентября 1982 г. по конец 2002 г. при использовании системы КОСПАС-САРСАТ было спасено 15700 человек в 4500 поисково-спасательных операциях по всему миру.

Важность создания системы поиска аварийных объектов подчёркивается тем фактом, что аварийность на транспорте продолжает оставаться высокой: ежегодно в результате кораблекрушений, столкновений и пожаров гибнут тысячи людей. Спасание терпящих бедствие на морях и океанах, в воздушной среде и на континентах стало интернациональной, межгосударственной задачей. Система КОСПАС-САРСАТ приобрела огромную ценность для поисково-спасательных служб и самих терпящих бедствие людей.

Начало использования системы КОСПАС-САРСАТ относят к 9 сентября 1972 года, когда легкий самолёт, на борту которого было двое членов Конгресса США, потерпел аварию в удалённом районе Аляски. Были предприняты очень серьёзные меры по спасанию, но никаких следов людей и обломков самолёта тогда обнаружено не было. Реакцией на эту трагедию стало принятие Конгрессом Соединённых Штатов закона о том, что вся авиация США должна обязательно иметь на своём борту аварийные радиопередающие устройства (маяки) АРМ. Эти устройства разрабатывались, чтобы автоматически активизироваться в случае аварии для передачи сигнала бедствия.

В то время, когда спутниковая технология была все ещё в самом начале своего развития, частота, выбранная для передачи сигналов АРМ, была 121.5 МГц, которая так же была известна как Международная авиационная частота бедствия. Система работала, но имела много разных ограничений: частота была слишком загромождена, не было средств для определения источника сигнала, и что самое важное, другая авиация, проводящая поисково-спасательные мероприятия, должна быть в пределах зоны уверенного приема сигнала.

После нескольких лет использования, ограничения 121.5 МГц АРМ начали уже перевешивать их полезные качества. В это время как раз и подоспело решение о создании спутниковой поисково-спасательной системы. По замыслу создателей, она должна была работать на частоте 406 МГц, зарезервированной только для сигналов бедствия, в системе будет использоваться цифровой сигнал, обеспечивающий глобальный охват поверхности Земли и дающий однозначность определения источника аварийного сообщения. Данный принцип лёг в основу создания системы КОСПАС-САРСАТ.

Система САРСАТ была разработана при совместном участии США, Канады и Франции в 1977 году. Одновременно, параллельно системе САРСАТ в Советском Союзе разрабатывалась система КОСПАС.



В 1979 году, было принято решение объединить эти системы в глобальную спутниковую систему поиска и спасания, названную КОСПАС-САРСАТ, и в 1984 году система была объявлена полностью работающей.

Хотя спутники КОСПАС-САРСАТ перво-начально разрабатывались только для функцио-нирования на частоте 406 МГц, впоследствии было

принято решение о совместимости с тысячами 121.5 МГц маяков, уже находящимися в использовании. По этой причине, в приёмо-передающей аппаратуре спутника так же была заложена возможность приёма сигналов бедствия по каналу 121.5 МГц.

В Соединенных Штатах, система САРСАТ была разработана Национальным Аэрокосмическим Агентством (NASA). Как только система стала функциональной, управление было передано Национальной Администрации по исследованию атмосферы и океана США (NOAA), где она сейчас и находится. В настоящее время в компьютерной базе NOAA зарегистрировано свыше 314000 АРБ, работающих на частоте 406 МГц. В 1986 году в соответствии с требованиями Международной Морской организации (IMO) было принято решение об использовании частоты 406 МГц и для морских аварийных спутниковых радиобуев (АРБ). IMO также решило включить КОСПАС-САРСАТ в состав Глобальной морской системы связи при бедствии и для обеспечения безопасности (ГМССБ). Это означает, что все морские суда с этой даты обязаны иметь на своем борту АРБ-406.

Организация КОСПАС-САРСАТ продолжала расти. К четырем странам, основавшим систему, в последствии присоединилось 33 других страны (всего - 37), которые обслуживают 37 станций наземного слежения и 25 координационных центров во всем мире.

 

25.6.1. Состав и назначение системы КОСПАС-САРСАТ

 

Как уже было отмечено, Международная спутниковая система КОСПАС-САРСАТ предназначена для поиска аварийных объектов на поверхности Земли (см. рис. 25.35). Система используется как на суше (путешественниками, геологами, промысловиками), так и на море (на судах различных типов, буровых вышках, плавучих платформах).

Российская часть системы КОСПАС - использует низкоорбитальные навигационные спутники типа «Надежда» с высотой орбиты 620 миль и орбитальным наклонением относительно экватора 83°. Период обращения спутника - 105 минут.

Американская часть системы САРСАТ - использует низкоорбитальные спутники NOAA типа «Tiros-N» с высотой орбиты 528 миль и орбитальным наклонением 99°. Период обращения спутника 100 минут.

Также в последнее время в системе используются и геостационарные спутники, находящиеся на геостационарных орбитах (серии GOES и INSAT).

В систему входят три основных сегмента:

- космический (низкоорбитальный и геостационарный);

- наземный;

- аппаратура потребителей (аварийные радиобуи (АРБ)).

Низкоорбитальный сегмент (низкоорбитальная система поиска и спасания - НССПС - LEOSAR) предназначен для приёма аварийных сигналов от АРБ, непосредственной ретрансляции их на наземный сегмент, находящиеся в зоне прямой их видимости. Низкоорбитальный космический сегмент состоит из нескольких низкоорбитальных ИСЗ, расположенных на взаимодополняющих орбитах. На борту ИСЗ помимо служебных систем, позволяющих определять положение ИСЗ в пространстве, устанавливается специальная аппаратура для приёма и обработки сигналов от АРБ и передачи информации на Землю. Эта аппаратура составляет бортовой радиокомплекс (БРК). Сигналы бедствия, излучаемые АРБ, принимаются БРК одного из ИСЗ, выведенных на низкую (600-1000 км) околоземную полярную орбиту. Если АРБ и низкоорбитальная станция приёма и обработки информации (НИОСПОИ) одновременно находятся в зоне видимости ИСЗ, то полученная от АРБ информация передаётся в координационные центры системы (КЦС) без задержки (локальный режим ретрансляции). В противном случае обработанная информация запоминается бортовой радиоаппаратурой ИСЗ, а затем передаётся ближайшему пункту НИОСПОИ при подлёте к нему (глобальный режим ретрансляции). Информация от всех НИОСПОИ собирается в центре системы (ЦС).

Другими словами функционирование низкоорбитального сегмента следует рассматривать в двух разных аспектах. Во-первых, низкоорбитальный сегмент КОСПАС-САРСАТ работает не одинаково при использовании АРБ-121 и АРБ-406. Во-вторых, имеются различия в работе аппаратуры при нахождении АРБ в зоне непосредственной видимости АРБ, НИОИСЗ, НИОСПОИ.

Возможные режимы: локальный режим непосредственной ретрансляции, при нахождении в зоне видимости спутника одновременно и береговой станции и АРБ, либо режим переноса информации с задержкой (глобальный режим), если спутник получил аварийный сигнал от АРБ, но низкоорбитальная станция приема и обработки информации (НИОСПОИ-LEOLUT) еще не появилась в его зоне видимости.

Аварийные буи, работающие на частоте 121,5 МГц, используются в основном на небольших самолетах. При работе с АРБ-121 возможен только локальный режим, так как информация об АРБ-121 не запоминается в аппаратуре БРК и не может быть доставлена на НИОСПОИ вне зоны взаимной видимости АРБ - НИОИСЗ - НИОСПОИ. Признаком аварийности служит сам номинал частоты (121.5 МГц) и характерная звуковая модуляция.

 

 
 
  Рис. 25.35. Международная спутниковая система КОСПАС-САРСАТ

 


При появлении в зоне видимости АРБ-121 любого низкоорбитального НИОИСЗ системы КОСПАС-САРОСАТ появляется возможность для непосредственной ретрансляции этого сигнала на НИОСПОИ приёмником БРК. Режим работы передатчика АРБ-121 - непрерывный, поэтому в течение сеанса связи, который в среднем составляет 10 мин, принятый сигнал обрабатывается приёмным устройством СПОИ с целью измерения доплеровского смещения частоты. Приёмное устройство обеспечивает обнаружение и измерение частоты сигналов не менее 10 одновременно работающих АРБ-121, если расстояние между ними не менее 50 км.

Измеренные в точно известные моменты времени значения частоты сигнала от АРБ поступают в ЭВМ, где хранятся данные о положении ИСЗ (эфемериды) на начало каждых 30 мин данных суток. Для определения координат АРБ используются не более 30 значений частоты от каждого АРБ в сопровождении 30 значений моментов времени. Истинные и зеркальные координаты с указанием вероятности того, насколько каждые из них близки к истинным значениям, поступают через линии связи в ЭВМ КЦС. Дополнительная обработка может быть произведена оператором НИОСПОИ по результатам отображения всех измеренных частот на графике частота - время. При анализе и обработке могут быть приняты во внимание: наличие помех, протяженность доплеровской кривой и т.п. Таким образом, основная обработка сигналов от АРБ-121, осуществляется на СПОИ и заканчивается спустя 20 мин после завершения сеанса.

Работа в локальном режиме осуществляется при ретрансляции сигнала АРБ-406 на НИОСПОИ с обработкой его на борту ИСЗ. После включения АРБ-406 начинает периодически излучать короткий сигнал, который содержит сведения, необходимые для обнаружения и синхронизации, а также продолжительный сигнал, несущий полезную информацию. Передача ведется в импульсном режиме с достаточной скважностью, что обеспечивает свободный доступ к БРК многим АРБ-406. Сигнал от АРБ-406 с выхода приёмной антенны БРК поступает на приёмник-процессор. Приёмник усиливает и фильтрует смесь сигнала с шумом, а процессор производит обработку сигнала с целью выделения аварийной информации и измерения доплеровского смещения частоты. Так как смысловая информация и результаты измерения представлены в цифровой форме, то они могут быть скомпонованы в единый цифровой поток, который совместно с сигналом от АРБ-121 (если он одновременно с АРБ-406 работает в зоне видимости ИСЗ) поступает на фазовый модулятор передатчика БРК.

После восстановления цифрового потока в наземной приёмной системе НИОСПОИ данные о доплеровской частоте и времени (примерно по 10 результатов измерений от каждого АРБ-406) попадают в ЭВМ СПОИ для определения истинных и зеркальных координат. Координаты АРБ-406 вместе с аварийным сообщением образуют группу аварийных данных, которые поступают в КЦС. В Координационном центре системы эти данные подвергаются вторичной обработке для устранения неоднозначности за счет использования априорной информации о контролируемых объектах. Здесь же происходит распределение потока данных по потребителям и приём аварийных данных из зарубежных центров.

В глобальном режиме сигналы АРБ-406 так же, как и в локальном режиме, обрабатываются в бортовом приёмнике - процессоре, однако попадают на НИОСПОИ только тогда, когда он окажется в зоне видимости ИСЗ, оставаясь в остальное время в памяти БРК (задержка передачи на СПОИ может составлять от 10 до 45 минут). Сегодня в основном, НИОСПОИ системы КОСПАС-САРСАТ находятся в северном полушарии. Режим переноса информации с задержкой реализуется путем циклической передачи всей имеющейся в памяти информации. Полный объем памяти передается за 3 минуты.

Принятые на НИОСПОИ сообщения (2048 сообщений от АРБ-406) поступают в оперативную память ЭВМ. Сразу же данные сортируются по принадлежности к одним и тем же АРБ-406 и определяются координаты всех АРБ, сигналы которых были приняты и обработаны бортовым приёмником - процессором (примерно 200 АРБ-406). Таким образом, на определение координат затрачивается около 10 мин, затем следует передача всего массива аварийных данных в КЦС.

Бортовой приёмник - процессор позволяет во время передачи на НИОСПОИ данных из памяти принимать и обрабатывать в глобальном режиме новые сообщения от АРБ-406. В этом случае в момент приёма посылки от АРБ-406 приостанавливается передача данных из памяти. Принятая посылка обрабатывается, передается на НИОСПОИ в режиме ретрансляции на борту и записывается в последнюю ячейку памяти БРК. Если при этом вся память была заполнена сообщениями от АРБ-406, то стирается самая первая (самая старая по времени) посылка. Затем продолжается передача данных из памяти.

Зона обслуживания системы в режиме непосредственной передачи определяется числом и географическим расположением СПОИ (каждый СПОИ обслуживает район радиусом примерно в 2500 км).

Система КОСПАС-САРСАТ рассчитывает местоположение аварийных радиобуев, используя метод Доплеровского определения координат. Чаще применяется термин «эффект Доплера» для описания явления, при котором частота сигнала, поступающего на приёмное устройство, меняется в зависимости от относительной скорости движения между передатчиком и приёмником. В результате Доплеровского эффекта принимаемая частота выше - при уменьшении расстояния между передатчиком и приёмником и ниже - при увеличении этого расстояния. Если относительное движение отсутствует, то принимаемая частота точно соответствует передаваемой частоте.

Географическое положение излучающих аварийных радиомаяков определяется системой автоматически с использованием данного метода с точностью не хуже 5 км для радиобуев, работающих в диапазоне 406 МГц, и 20 км для радиобуев, работающих на частоте 121,5 МГц.

Представленная ниже временная диаграмма частоты (рис. 25.36) показывает распределение частоты принимаемого низкоорбитальным спутником сигнала от неподвижного передатчика на поверхности Земли. Точка изгиба данной кривой - положение, при котором спутник находится наиболее близко к передатчику (МКС - момент кульминации спутника). При обработке реальной кривой может быть получено расстояние от передатчика до траектории спутника.

Используя данную информацию и зная нахождение спутника во времени при его проходе, можно построить две линии, которые представляют собой расстояние от траектории спутника до возможного нахождения передатчика.

Рис. 25.36. Временная диаграмма частоты
Далее, зная время МКС спутника, очень просто построить перпендикулярные линии из точки траектории спутника в момент МКС к линиям, которые представляют два возможных местоположения передатчика, одно - реальное, другое – зеркальное (рис. 25.37). Последующий проход спутника по другой спутниковой траектории может быть использован

для разрешения неоднозначности.

Неоднозначность также может быть разрешена путем учёта враще-ния Земли при расчёте доплеров-ских решений.

Рис. 25.37. Неоднозначность определения местоположения передатчика
Однако, данный метод разре-шения неоднозначности зависит от стабильности передаваемой частоты

 

и может быть применим только для сигналов на частоте 406 МГц.

Таким образом, можно сделать следующий вывод:

- доплеровское определение местоположения дает два решения для каждого радиомаяка: истинное и зеркальное относительно наземной проекции трассы спутника;

- эта неоднозначность решается путем расчётов, принимая во внимание эффект вращения Земли. При достаточно высокой стабильности несущей частоты радиомаяка, что имеет место с радиомаяками 406 МГц, которые спроектированы специально с этой целью, истинное решение определяется за один проход ИСЗ. Для радиомаяков 121 МГц эта неоднозначность разрешается в результате второго прохода.

В соответствии с Межправительственным соглашением, космический сегмент системы “КОСПАС-САРСАТ” должен состоять как минимум из 4 КА, расположенных на полярной круговой орбите.

В настоящее время в космическом комплексе системы эксплуатируется 8 КА (4 КА типа КОСПАС и 4 КА типа САРСАТ).

Геостационарный космический сегмент (Геостационарная система поиска и спасения - ГССПС - GEOSAR) состоит из нескольких геостационарных спутников, на которых находятся репитеры системы КОСПАС-САРСАТ. При получении аварийного сигнала, репитер геостационарного спутника имеет возможность без задержек передать аварийный сигнал на геостационарную станцию приема и обработки информации (ГЕОСПОИ), таким образом, сокращая время доставки аварийного сигнала. Недостатком геостационарного способа передачи аварийного сигнала является невозможность определения местоположения терпящего бедствия объекта.

Главным преимуществом системы НССПС 406 МГц является обеспечение глобальной зоны обслуживания с использованием ограниченного числа спутников на околополярных орбитах. Её основное ограничение состоит в том, что для создания непрерывной зоны обслуживания требуется большое количество спутников, что по причине высокой стоимости не может быть реализовано государствами, обеспечивающими космический сегмент. Это ограничение привело к тому, что участниками Программы КОСПАС-САРСАТ для повышения эффективности системы НССПС 406 МГц были проведены эксперименты по использованию ретрансляторов 406 МГц, установленных на борту геостационарных спутников и совместимых с характеристиками существующих радиобуев 406 МГц.

В феврале 1999 г. США информировали Международную организацию гражданской авиации об изменении вклада США в систему КОСПАС-САРСАТ и объявили об установлении ретрансляторов 406 МГц на геостационарных спутниках по наблюдению за окружающей средой (GOES-W и GOES-E).

Спутники системы ГССПС не обеспечивают обслуживание полярных регионов, но зато обеспечивают практически немедленное оповещение о бедствии от существующих радиобуев 406 МГц, находящихся в зоне их радио видимости, хотя и без определения местоположения, так как отсутствует доплеровский сдвиг частот.

Для использования преимуществ системы ГССПС в 1998 г. были введены новые типы аварийных радиобуев 406 МГц со встроенным спутниковым навигационным приемником или интерфейсом для ввода данных о местоположении от внешнего источника, позволяющие передавать данные о местоположении на частоте 406 МГц в цифровом сообщении радиобуя, поэтому системы ГССПС и НССПС дополняют друг друга.

В настоящее время ГЕОСПОИ официально введены в эксплуатацию и осуществляют прием, обработку и распределение поисково-спасательным службам аварийной информации 406 МГц.

Система ГССПС 406 МГц включает в себя:

-ретрансляторы 406 МГц на борту четырех геостационарных спутников, плюс 2 в резерве;

- ГЕОСПОИ в восьми странах (см. рис. 25.38), включенные в сеть КЦС КОСПАС-САРСАТ для распределения аварийных данных ГССПС;

- более 314000 существующих аварийных буев 406 МГц.

Система КОСПАС-САРСАТ наглядно показала, что элементы ГССПС (GEOSAR) и НССПС (LEOSAR) не противоречат, а эффективно дополняют друг друга. К примеру, система ГССПС может дать почти мгновенный сигнал бедствия в зоне видимости геостационарного спутника, в то время, как система НССПС:

- покрывает полярные районы, находящиеся вне зоны видимости геостационарных спутников;

 

 
 
Рис. 25.38. Размещение геостационарных станций приёма и обработки информации

 

 


- может рассчитать местоположение бедствия, используя метод доплеровского определения координат;

- так как спутники постоянно находятся в движении по отношению к радиобую, система НССПС менее чувствительна к препятствиям, блокирующим передачу сигнала АРБ в данном, конкретном направлении.

Возможности системы НССПС и ГССПС отображены в табл. 25.6.

Табл. 25.6

Канал обработки НССПС ГССПС
406 МГц 1. Идентификация радиобуя и определение местоположения. 2. Глобальная зона покрытия, но задержка по времени. 1. Идентификация радиобуя, определение местоположения (при встроенном GPS) 2.Мгновенная передача сообщения о бед-ствии в зоне видимости геостационарного спутника
121.5 МГц 1. Местоположение аварийного радиобуя 2.Отсутствие идентификации радиобуя 3.Только местная зона видимости Не поддерживается

 

Наземный сегмент состоит из комплекса станций НИОСПОИ и ГЕОСПОИ и предназначен для приема от БРК ИСЗ ретранслированных сигналов радиобуя, обработки этих сигналов для определения координат АРБ, выделения аварийного сообщения и передачи этих данных через КЦС в спасательно-координационные центры (СКЦ). Расположение геостационарных станций приёма и обработки информации (ГЕОСПОИ) показано на рис. 25.38. Расположение низкоорбитальных станций приёма и обработки информации (НИОСПОИ) показано на рис. 25.39.

 

Рис.25.39. Расположение низкоорбитальных станций приёма и обработки информации КОСПАС-САРСАТ

 

Аварийные данные КОСПАС-САРСАТ, генерируемые на НИОСПОИ и ГЕОСПОИ, направляются на соответствующие Спасательно-координационные центры (СКЦ - RCC) в соответствии с рассчитанным местоположением бедствия и/или кода радиобуя. Ввиду высокой избыточности наземного сегмента (каждая работающая СПОИ способна выдавать по существу одни и те же данные о глобальном режиме), подобное распределение данных должно координироваться и избыточные данные должны отфильтровываться из наземной сети связи.

Каждая СПОИ связана с соответствующим Координационным центром системы (КЦС-МСС) и аварийные сообщения направляются в соответствующий СКЦ через сеть связи СКЦ в соответствии с процедурами, описанными в документе C/S A.001 (Cospas-Sarsat Data Distribution Plan).

Для распределения аварийной информации КОСПАС-САРСАТ установил пять районов распределения данных (Data Distribution Regions - DDRs), которые поддерживаются узловыми КЦС (см. рис. 25.40, 25.41). В каждом районе распределения данных может быть несколько КЦС, отвечающих за распределение аварийных данных в своих специфических географических районах (зона обслуживания КЦС). Аварийные сообщения направляются по сети распределения данных КОСПАС-САРСАТ на тот КЦС, который отвечает за район, где было обнаружено срабатывание аварийного радиобуя. Данный КЦС отвечает за передачу аварийных данных на соответствующих СКЦ или точку контакта для поиска и спасания (ТКПС). Аварийные сообщения, которые должны быть распределены вне данного района распределения данных, направляются через узловые КЦС на соответствующий КЦС, отвечающий за данный район обслуживания. КОСПАС-САРСАТ разрешает использование дополнительных двухсторонних соглашений между КЦС для упрощения в определенных случаях передачи аварийной информации.

Рис. 25.40. Районы распределения данных КОСПАС-САРСАТ  

 

Каждый КЦС КОСПАС-САРСАТ отвечает за распределение всех аварийных данных в своей зоне обслуживания. Зона обслуживания КЦС включает в себя авиационные и морские поисково-спасательные районы (ПСР), в которых национальные власти КЦС способствуют или представляют поисково-спасательные услуги, а также такие регионы других стран, с которыми национальные власти КЦС имеют соглашение по предоставлению аварийных данных КОСПАС-САРСАТ. Устанавливаемые зоны обслуживания КЦС координируются государствами, обеспечивающими наземный сегмент КОСПАС-САРСАТ, принимая во внимание следующее:

- географическое расположение и общность границ ПСР

- связные возможности

- существующие национальные положения по поиску и спасению, а также существующие двухсторонние договоренности.

 

 
 
Рис. 25.41. Координационный центр системы КОРСПАС-САРСАТ

 

 


Согласованные зоны обслуживания КОСПАС-САРСАТ описаны в документе C/S A.001 (Cospas-Sarsat Data Distribution Plan). Когда обнаружены сигналы от АРБ вне зоны обслуживания данного КЦС, аварийные данные передаются в КЦС, который ответственный за зону обслуживания, где находится радиобуй, или же информация отфильтровывается, если уже была получена из другой(ого) СПОИ/КЦС.

Обмен аварийными сообщениями КОСПАС-САРСАТ между КЦС осуществляется в соответствии со стандартными форматами сообщений. Детальная структура сообщений для распределения аварийных данных и системной информации описаны в документе A.002 (Cospas-Sarsat Mission Control Centres Standard Interface Description) (SID).

Форматы SIDКОСПАС-САРСАТ были разработаны с целью возможности передачи аварийных сообщений через любые системы связи, согласованные между КЦС, а также между КЦС и их СКЦ и ТКПС. Аварийные сообщения в формате SID могут отправляться и обрабатываться КЦС автоматически или вручную.

В дополнении к телефонному каналу от всех КЦС КОСПАС-САРСАТ требуется доступ, по крайней мере, к двум международным сетям связи для передачи аварийных сообщений, обеспечивая при этом максимальную доступность и достаточную гибкость при обмене аварийными данными. КЦС передают аварийные сообщения в другие КЦС, ТПКС или СКЦ, используя следующие системы связи:

- международный телекс;

- сеть авиационной фиксированной связи (АФТН) гражданской авиации;

- сеть пакетной передачи данных (X.25).

Адреса АФТН, телексные номера, номера телефонов и факсов приводятся в документе C/S A.001 (Cospas-Sarsat Data Distribution Plan).

 

25.6.2. Аппаратура потребителей – аварийный радиобуй АРБ – 406

Аварийный радиобуй (АРБ) является основным сегментом системы. Он размещается непосредственно на объекте и служит источником аварийного сообщения. АРБ предназначен для передачи сигнала бедствия в случае возникновения аварийной ситуации (рис.25.42).

Система КОСПАС-САРСАТ способна обраба-тывать аварийную информацию от радиобуев сле-дующего типа:

- аварийных передатчиков-указателей положе-ния (АРМ-ELTs) при авиационном использовании.

- аварийных радиобуев-указателей местополо-жения (АРБ-EPIRBs) при морском использовании.

Рис. 25.42. Разновидности радиобуёв системы КОСПАС-САРСАТ
- персональных радиобуев (ПРБ-PLBs) при использовании, не относящемуся ни к авиацион-ному, ни к морскому.

Типично морской АРБ представляет собой закреплённый в кронштейне или устройстве автома-

тического отделения аварийный радиобуй (блок радиомаяка (РМ), укомплектованный блоком питания), который приводится в действие вручную либо, при погружении в воду, автоматически с помощью устройства автоматического отделения. После отделения и включения, радиобуй осуществляет передачу аварийной информации, содержащей код страны, тип протокола пользователя, а так же идентификационный (опознавательный) номер буя, по которому в координационном центре системы (КЦС) КОСПАС-САРСАТ производится опознавание объекта, оснащенного данным АРБ.

Термин радиобуй является условным для обозначения любого типа источника сигналов. На практике это могут быть различные устройства: свободно плавающие на воде, установленные на палубе судна, переносимые вручную экипажами судов. Как правило, понимают автоматически включающиеся устройства.

АРБ-406 является аварийным буём нового поколения. Данный буй был специально спроектирован для радиосистем построенных по типу измерения доплеровского сдвига радиочастот.

Преимуществами данного буя является:

- улучшенная точность Доплеровского определения местоположения;

- улучшенная способность устранения неоднозначности;

- увеличение пропускной способности системы (возможность обрабатывать большее число АРБ, передающих одновременно);

- увеличение глобальности;

- уникальная идентификация каждого АРБ;

- наличие в аварийном сообщении информации о бедствии.

Системные характеристики АРБ также значительно улучшены за счет повышения стабильности частоты задающего генератора 406 МГц и использования специально выделенной частоты. Данные радиобуи каждые 50 секунд излучают посылку мощностью 5 Вт и длительностью примерно 0,5 сек. При этом, несущая имеет очень высокую стабильность по частоте и модулирована по фазе, а посылка содержит информацию в цифровом виде. Стабильность частоты обеспечивает точность определения координат источника сигнала, а высокая выходная пиковая мощность повышает вероятность обнаружения сигнала. За счет большой скважности передачи посылок, система обладает способностью одновременно обрабатывать сигналы от более чем 90 передающих радиобуев, находящихся в зоне видимости низкоорбитального спутника. За счет этого также снижаются требования к источнику питания АРБ.

Важной особенностью аварийных радиобуев 406 МГцявляется наличие кодированного цифрового сообщения, в котором содержится такая информация, как код страны регистрации объекта, идентификатор терпящего бедствие морского или воздушного судна и, на факультативной основе, данные о координатах, полученные от встроенного или внешнего навигационного устройства (GPS/GLONASS).

В АРБ 406 МГц может быть встроен вспомогательный передатчик (приводной маяк) для использования его поисково-спасательными службами при осуществлении наведения на радиобуй.

 

25.6.3. Перспективы развития системы КОСПАС-САРСАТ

 

Используемая технология в радиобуях АРБ 121,5 не может быть улучшена достаточно простым способом, что является причиной большого числа аварийных ложных срабатываний (более 98% срабатываний аварийных АРБ на частоте 121,5 МГц – ложные). Данная ситуация снижает эффективность ПСО и увеличивает нагрузку на СКЦ.

В 1999 г. Объединенная рабочая группа ИМО/ИКАО по поиску и спасанию, а также подкомитет по спасанию COMSAR одобрили предложение прекратить спутниковую обработку сигналов на частоте 121,5 МГц с 2008 г. Аэронавигационная комиссия ИКАО также рекомендовала обязательную установку аварийных передатчиков-указателей положения (АРМ) 406 МГц на борту новых воздушных судов начиная с 2002 года, а на всех коммерческих воздушных судах с 2005 года.

В ответ на просьбу ИМО и рекомендации ИКАО комиссия КОСПАС-САРСАТ инициировала план о полном прекращении работы системы КОСПАС-САРСАТ на частоте 121.5 МГц с 2009 г.

Среднеорбитальная система КОСПАС-САРСАТ (MEOSAR).

США, Россия и Европейская комиссия/Европейское космическое агентство (EC/ESA) в настоящее время разрабатывают возможность установки поисково-спасательного оборудования 406 МГц на среднеорбитальные (MEO) системы определения местоположения (GPS, GLONASS и GALILEO). В настоящее время подтверждена совместимость существующих систем с оборудованием АРБ-406 МГц.

В спецификации КОСПАС-САРСАТ на радиобуи 406 МГц и станции приёма и обработки информации (СПОИ) были внесены изменения для обеспечения факультативного кодирования информации о координатах в передаваемом цифровом сообщении радиобуя. Получили одобрения первые две модели радиобуев с такой возможностью. В конце 2001 г. 124 моделей радиобуев (АРМ, АРБ, ПРБ), способных воспринимать данные о местоположении от встроенных или внешних навигационных устройств, в основном от приемников GPS, получили сертификаты одобрения типа.

Радиобуи, использующие протоколы с координатами, позволяют значительно улучшить обработку аварийных сообщений, полученных через полярно-орбитальные спутники КОСПАС-САРСАТ, предоставляя информацию о местоположении, когда на СПОИ получено недостаточное количество посылок для вычисления координат места аварии при традиционной Доплеровской обработке. При использовании же геостационарных спутников значимость радиобуев, использующих протоколы с координатами, значительно повышается. Геостационарные спутники значительно ускоряют обнаружение аварийного сигнала и передачу сообщений о нём, так как они имеют непрерывную зону обслуживания. Но так как эти спутники являются стационарными относительно аварийного радиобуя, Доплеровская обработка для вычисления местоположения радиобуя не может применяться. С информацией о координатах передаваемых самим радиобуем, данное ограничение снимается.

Принимая во внимание ожидаемое увеличение количества радиобуев 406 МГц и влияние, которое оно может оказать на пропускную способность системы ГССПС из-за недостаточного частотного распределения, советом КОСПАС-САРСАТ принято решение, что несущая частота новых моделей эксплуатационных радиобуев 406 МГц должна быть перенесена на частоту 406,028 МГц (в настоящее время все эксплуатационные радиобуи излучают на частоте 406,025 МГц).

В настоящее время, в частотном диапазоне 406.0-406.1 (выделен Международным Союзом Электросвязи для системы КОСПАС-САРСАТ) выделено 3 канала:

- канал А (Channel A) на частоте 406.022 МГц для референсных АРБ (тестовые буи)

- канал B и С (Channel B and C) на частотах 406.025 и 406.028 выделены для рабочих АРБ

Также планируется с ростом количества АРБ-406 использовать канал F (Channel F) с частотой 406.037 МГц.

Спутник МЕТЕОСАТ второго поколения (METEOSAT SECOND GENERATION - MSG), как элемент системы ГССПС (GEOSAR).

Первый спутник MSG-1 организации EUMETSAT был запущен с мыса Куру 28 августа 2002 г. и в настоящее время занимает временную позицию примерно 10.5 W. В настоящее время спутник проходит этап тестирования и начального ввода в эксплуатацию и в дальнейшем будет перемещен на другую, постоянную точку стояния.

Спутник MSG-1 займет позицию между спутниками GOES-E и INSAT и станет частью системы ГССПС КОСПАС-САРСАТ, при этом «покрыв» всю европейскую часть континента (см. рис. 25.43).

 
 
Рис. 25.43. Перспективное развитие системы КОСПАС-САРСАТ

 

 


Передача аварийных сигналов с АРБ-406 через спутник MSG на спасательно-координационные центры также начнётся только после того, как будут полностью готовы ГЕОСПОИ MSG. В настоящее время, Франция и Испания устанавливают ГЕОСПОИ для работы с MSG-1. К ним планируют присоединиться Алжир, Греция, Италия, Норвегия и Англия (UK).

Индийский геостационарный спутник нового поколения INSAT-3A был запущен 10 апреля 2003 г. и расположился в точке 93.5 E. Первичная функция данного спутника - метеорология и телекоммуникации, но он также оснащен ретранслятором сигналов 406 МГц и заменив спутник INSAT-2B 19 мая 2003 г., вошел в состав геостационарной системы ГССПС. В 2005 г Индией запущен второй спутник серии INSAT-3 оборудованный репитером сигналов 406 МГц (INSAT-3D).

Доверь свою работу кандидату наук!
1500+ квалифицированных специалистов готовы вам помочь

Дата добавления: 2014-11-13; просмотров: 110; Нарушение авторских прав





lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2022 год. (0.057 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты