2.2.2 Баллистическое построение системы

В системе КОСПАС-САРСАТ, как было указано выше, используются околополярные ИСЗ, запущенные на орбиту высотой 850-1000 км и наклонением орбиты 98,6 и 83° соответственно для ИСЗ САРСАТ и КОСПАС. Период обращения ИСЗ вокруг Земли составляет 103 и 105мин для ИСЗ САРСАТ и КОСПАС соответственно.

Зона радиовидимости ИСЗ с данными характеристиками при минимальном угле кульминации АРБ над горизонтом 7° составляет примерно 2600км, что соответствует центральному углу 23°. Сдвиг трассы на долготу начального узла каждого витка ИСЗ составляет на экваторе 26,25°. Продолжительность времени наблюдения ИСЗ зависит, прежде всего от взаимного расположения АРБ и ИСЗ и может быть найдена из табл.

Время передачи аварийного сообщения до службы поиска и спасания может быть в простейшем виде представлена как сумма двух составляющих: времени ожидания АРБ появления ИСЗ и времени передачи информации на ППИ.

Таблица 1

Зависимость времени видимости АРБ от угла возвышения ИСЗ

Угловое отклонение от трассы ИСЗ до АРБ, °	Угол кульминации ИСЗ, °	Время
		?0°	>7°	>14°
23 18 8 3 0,4	7,6 15 40 65 88	80 40	90 40 30 20 30	90 60 30 20 30

Время ожидания появления ИСЗ в зоне видимости АРБ зависит от количества ИСЗ в системе и местоположения АРБ и является случайной величиной, зависящей от положения ИСЗ относительно АРБ на момент включения последнего.

Время передачи информации на ППИ определяется количеством и местоположением ППИ, а также районом нахождении ИСЗ в момент получения сообщения от АРБ. Время передачи информации - случайная величина, при расположении единственного пункта на широтах выше 75° обеспечивается взаимная его видимость с ИСЗ на каждом витке, и тогда это время зависит только от местоположения АРБ.

В настоящее время в системе КОСПАС-САРСАТ действуют десять пунктов приёма информации, в том числе три советских (Москва, Архангельск, Владивосток), три американских (Кодьяк, Сан-Франциско, Сант-Луис), канадский (Оттава), французский (Тулуза), норвежский (Тромсё) и английский (Лашам). В течение 1987 г. было введено в эксплуатацию ещё пять ППИ - 3 в Канаде, 1 в Бразилии и 1 в СССР (Новосибирск).

2.2.3 Характеристики радиолиний

Как было указано выше, в системе используется существующий парк аварийных радиобуёв, работающих на частоте 121,5МГц, характеристики излучения которых приведены ниже:

Излучаемая мощность, мВт 75-100

Время работы, ч 48

Поляризация линейная

Вид модуляции амплитудная

Глубина модуляции, % 80-100

Частота модуляции, Гц 400-1600

Бортовой радиокомплекс ИСЗ обеспечивает прямую ретрансляцию сигналов от АРБ на частоте 121,5 МГц без обработки и запоминания. Перспективные АРБ, работающие в диапазоне частот 406,0-406,1 МГц, имеют более сложную структуру сигнала, которая определяет основные характеристики бортового оборудования ИСЗ и специфику его работы. Использование нетермостатированного кварцевого генератора в АРБ-406, а также значительный диапазон изменения принимаемого на работу ИСЗ сигнала приводит к необходимости синхронизации приёмника ИСЗ с излучаемым сигналом.

Возможны два метода получения информации, необходимой для установления синхронизации: непосредственно из модулированного сигнала или с помощью отдельного канала. При организации отдельного канала синхронизации необходимо решить проблему оптимального распределения мощности передатчика в информационном канале и канале синхронизации. Кроме того, при передаче синхронизирующей информации по отдельному каналу необходимо производить частотное или временное уплотнение каналов синхронизации и передачи информации.

Повышение помехоустойчивости канала передачи дискретной информации при использовании фазовой манипуляции несущей обеспечивается при использовании схем выделения опорной несущей из самого немодулированного сигнала. Экономичные методы передачи синхронизирующей информации по отдельному каналу, к каким относится временное уплотнение синхроканала и канала передачи информации, позволяют упростить аппаратуру приёмника ИСЗ в условиях многостационарного приёма сигналов АРБ. При этом индекс фазовой манипуляции выбирается таким, чтобы составляющие моделированного сигнала вблизи несущей частоты были минимальны, в то же время энергетический потенциал радиолинии по несущей достаточен для устойчивой работы системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) бортового приёмника ИСЗ при индексе фазово-манипулированной несущей, равной 1,1 рад. Относительный уровень гармонических составляющих модулированного сигнала вблизи несущей составляет 6-10% интенсивности сигнала (несущей). Передатчик АРБ в этом случае сначала излучает немодулированную несущую (синхроканал) в течение времени, необходимого для установления синхронизации с помощью следящего приёмника, после чего производится передача манипулированного по фазе сообщения.

С учётом изложенных соображений в системе КОСПАС-САРСАТ определены характеристики излучения АРБ-406.

Частота, МГц - 406,025±0,001

Стабильность - 1*10?9 за 100мс

3-5Гц за 15мин

2кГц за 5 лет

Фазовая нестабильность - 10° в полосе - 50Гц

Выходная мощность, Вт - 5

Кодирование - взвешенный манчестерский код

Модуляция - фазовая манипуляция - 1,1±0,1 рад в пике относительно немодулированной несущей

Время паузы - 50с±5%

Время передачи - 440мс±1% (короткая посылка); 520мс±1% (длинная посылка)

Скорость передачи информации, бит/с - 400±5

Длительность немодулированной несущей - 160мс±1%

Цифровое сообщение - 280мс±1%

Символьная синхронизациявсе - <1> (пятнадцать <1>)

Кадровая синхронизация - 000101111

При выбранных характеристиках излучения минимальное значение мощности сигнала АРБ-406, отнесённое к входу приёмника ИСЗ, полного энергетического потенциала радиолинии и его составляющих по несущей и информации составляют соответственно 158дБВт, 1,2-104Гц, 2,8-103Гц и 6,9-103Гц.

Нисходящая радиолиния ИСЗ-ППИ обеспечивает ретрансляцию на частоте 1544,5МГц, по крайней мере, 10 сигналов от АРБ-121,5 с диапазоном изменения уровней ретранслируемых сигналов около 20дБ и одновременную передачу цифровых сообщений от АРБ-406. Энергетический потенциал нисходящей радиолинии при мощности передатчика ИСЗ около 4Вт и эффективной площади антенны ППИ 2,5м2 составляет 70 дБГц, что обеспечивает надёжное когерентное выделение информации на данной радиолинии.

2.3 Наземный пункт приёма информации

Пункт приёма информации обеспечивает приём, обработку, выделение сигналов, поступающих с бортового радиокомплекса ИСЗ, с целью определения координат АРБ-121,5 и АРБ-406.

Функциональная аппаратура ППИ показана на рисунке 1. Сигнал бортового передатчика на частоте 1544,5МГц модулируется двумя поднесущими по фазе. Первая поднесущая равна 2,4кГц и соответствует тактовой частоте цифрового потока, в котором содержится информация об АРБ-406, выделяемая бортовой информационной системой. Вторая поднесущая равна 47кГц. В полосе +12,5кГц вокруг этой поднесущей находятся ретранслированные сигналы от АРБ-121,5. Парциальная доля мощности каждой поднесущей может изменяться по команде с Земли в широких пределах. Номинальным режимом считается режим, когда половина мощности передатчика выделена на поднесущую 47кГц, а одна десятая - на поднесущую 2,4кГц.

Поворотная параболическая антенна наводится по программе на ИСЗ с помощью системы наведения. Диаметр зеркала антенны около трёх метров, эффективная площадь 2,5м2. Принятый сигнал усиливается и после двойного преобразования частоты поступает на два фазовых детектора, один из которых (ЛФД) имеет линейность ±р, второй является обычным фазовым детектором. С выхода обычного ФД поднесущая 2,4кГц поступает на схему выделения символьной частоты и расшифровки потока на отдельные фрагменты. После декодирования информация поступает на ЭВМ для решения навигационной задачи. Для этого в ЭВМ с Центра системы КОСПАС ежедневно поступают эфемериды ИСЗ по телефонному каналу. В случае наличия только двух посылок от АРБ-406 в центр системы передаётся информация, содержащаяся только в посылке АРБ, а при наличии трёх и более посылок дополнительно передаются также координаты АРБ. Навигационная задача решается сразу после завершения сеанса связи, время решения зависит от числа АРБ. Для 200 АРБ оно не превышает 20 мин.

С выхода линейного фазового детектора сигналы в полосе (47±12,5)кГц поступают на систему обнаружения сигналов и измерения частоты всех сигналов, превышающих порог. Эти измерения привязываются к московскому времени с помощью системы единого времени и поступают в ЭВМ. В ЭВМ осуществляется идентификация измерений, принадлежащих одному АРБ-121,5, и решение навигационной задачи. Система обрабатывает одновременно несколько сигналов. Полученная информация о координатах АРБ-406 и АРБ-121,5 передаётся в центр системы КОСПАС и записывается на магнитное записывающее устройство.

Проверка работоспособности всех систем ППИ производится с помощью контрольного бортового радиокомплекса и контрольных АРБ-406 и АРБ-121,5. Характеристики контрольного бортового радиокомплекса близки к характеристикам реального радиокомплекса, а параметры контрольных АРБ отличаются от параметров реальных АРБ более высокой стабильностью частоты и большей мощностью передатчика, так как с помощью контрольных АРБ проверяется правильность работы космического радиокомплекса в целом. Для повышения надёжности вся аппаратура ППИ дублирована.