8. Спутниковая система коспас – сарсат
Спутниковая система КОСПАС-САРСАТ [48] предназначена для определения местоположения судов и самолетов, потерпевших аварию и передающих радиосигналы на частоте 121,5 МГц и в диапазоне частот 406,0-4061 МГц. КОСПАС – Космическая система поиска аварийных судов; САРСАТ – Спутниковая система слежения, используемая для поиска и спасания (Search and Rescue Satellite – Aided Tracking).
Система КОСПАС-САРСАТ является совместной международной спутниковой системой поиска и спасания, разработанной и в настоящее время управляемой организациями Канады, Франции, США и России.
Практическое использование системы КОСПАС-САРСАТ поисково-спасательными службами началось 9 сентября 1982 г. Система КОСПАС – САРСАТ является открытой и может быть безвозмездно использована любой организацией, ответственной за проведение поисково-спасательных операций на море или суше. За двадцать лет работы системы с её помощью спасено белее 14000 человеческих жизней во всем мире, как на суше, так и на море.
Общая концепция системы КОСПАС-САРСАТ представлена на рис. 8.1. В состав системы (номинальная конфигурация) входят четыре спутника, которые находятся на двух взаимно перпендикулярных низких околополярных орбитах. Период обращения спутников вокруг Земли составляет 1 час 20 минут.
Координаты аварийного радиобуя (АРБ) определяются на основе измерения искусственным спутником земли (ИСЗ) доплеровского смещения частоты принимаемого от АРБ сигнала. Несущая частота передатчика АРБ достаточно стабильна в течение времени взаимной радиовидимости АРБ-ИСЗ. В системе КОСПАС-САРСАТ в настоящее время используются АРБ. работающие на частоте 121,5 МГц – международная авиационная аварийная частота – и в диапазоне частот 406,0 – 406,1 МГц. АРБ, работающие в диапазоне 406,0—406,1 МГц (АРБ-406 МГц), технически более сложны, чем АРБ-121,5 МГц, в связи с включением в состав сообщения идентификационного кода и другой информации, способствующей проведению поисково-спасательной операции.
Рис. 8.1. Общая концепция системы КОСПАС-САРСАТ.
Использование низковысотных околополярных спутников в системе позволяет оптимизировать применение эффекта Доплера, снизить требования к мощности излучения АРБ, получить сравнительно короткие временные интервалы между последовательными проходами ИСЗ и обеспечить глобальный последовательный охват Земли.
Сигналы от АРБ обнаруживаются и принимаются спутниками с последующей ретрансляцией на земные пункты приема информации для обработки и определения местоположения АРБ. Сообщение о бедствии и координаты аварийного объекта затем передаются через центр управления системой (ЦУС) либо в национальный КЦПС, либо в другой ЦУС или в соответствующую поисково-спасательную службу с целью развертывания поисково-спасательной операции.
Решение задачи по определению координат АРБ за одно прохождение ИСЗ по доплеровским измерениям дает две пары координат по обе стороны от трассы прохождения спутника – истинные и ложные (зеркальные) координаты АРБ. Устранение указанной неоднозначности решается математическими методами, в основе которых лежит то обстоятельство, что симметричность доплеровских отсчетов нарушается в связи с вращением Земли. При достаточно высокой стабильности частоты излучения АРБ, что наблюдается в случае применения АРБ-406 МГц, истинные координаты АРБ определяются за одно прохождение ИСЗ. При приеме сигналов от АРБ-121,5 МГц неоднозначность разрешается во время второго прохождения спутника, если этого не удается сделать при первом прохождении.
Количество спутников, находящихся на орбите колеблется в пределах 4-7. Это позволяет гарантировано определить координаты АРБ-121,5 МГц в течение 3 часов.
В системе КОСПАС-САРСАТ для обнаружения сигналов АРБ и определения их местоположения используются два режима работы: режим приема и передачи информации в реальном масштабе времени и режим приема с запоминанием информации на борту ИСЗ и ее последующей передачей на пункт приема информации при нахождении ИСЗ в зоне радиовидимости ПЛИ. АРБ-121,5 МГц могут использоваться только в режиме непосредственной передачи, в то время как АРБ-406 МГц могут использоваться в обоих режимах работы (рис. 8.2).
Ретрансляция информации от АРБ-121,5 МГц в реальном масштабе времени. Бортовой ретранслятор ИСЗ на частоте 121,5 МГц обеспечивает ретрансляцию сигналов АРБ-121,5 МГц непосредственно на ППИ. Если в момент приема сигнала на спутнике ППИ также находится в его видимости, сигнал АРБ может быть принят и обработан аппаратурой наземного комплекса ППИ.
Ретрансляция обработанной информации от АРБ-406 МГц в реальном масштабе времени. После приема на ИСЗ сигналов от АРБ-406 МГц бортовой процессор ИСЗ производит измерение доплеровской частоты сигнала, а также
Рис. 8.2. Режимы работы системы КОСПАС-САРСАТ.
обработку и сортирование цифровой информации, находящейся в сообщении АРБ.
В процессе обработки сообщение АРБ привязывается к меткам времени, преобразуется в цифровой код и передается в реальном масштабе времени на любой ПЛИ, находящийся в зоне видимости ИСЗ. Одновременно данная информация записывается в запоминающее устройство ИСЗ для последующей передачи в ПЛИ.
Прием, обработка, запоминание и передача информации от АРБ-406 МГц. В указанном режиме работы информация от АРБ-406 МГц записывается и запоминается на борту ИСЗ для последующей передачи на ПЛИ, когда он войдет в зону видимости ИСЗ. Такой режим обеспечивает прием аварийного сообщения всеми ППИ системы, находящимися в эксплуатации.
Общая блок-схема системы КОСПАС-САРСАТ (наземного и космического сегментов) показана на рис. 8.3.
Эксплуатационные характеристики системы КОСПАС-САРСАТ сведены в табл. 8.1 и основаны на статистической обработке данных от более чем 5000 АРБ в период проведения этапа демонстрации и оценки системы.
Таблица 8.1