Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Международная космическая радиотехническая система обнаружения терпящих бедствие

Покупка
Основная коллекция
Артикул: 615117.01.99
В учебном пособии показаны роль и место, приведены состав, структура и особенности функционирования Международной космической радиотехнической системы обнаружения терпящих бедствие (МКРСОТБ). Рассмотрены состав и принцип действия, структура и особенности функционирования морского (судового) аварийного радиобуя (ЛРБ - 406), а также пути поддержания готовности АРБ - 406 к применению. Покачаны направления дальнейшего повышения эффективности функционирования МКРСОТБ при организации поиска и спасения терпящих бедствие. Учебное пособие предназначено для студентов судоводительского факультета высших учебных заведений водного транспорта и может быть полезно аспирантам.
Адерихин, И. В. Международная космическая радиотехническая система обнаружения терпящих бедствие : учебное пособие / И. В. Адерихин, Е. А. Родин, С. Е. Федоров. - Москва : МГАВТ, 2000. - 70 с. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/401519 (дата обращения: 28.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.

МИНИСТЕРТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ СЛУЖБА РЕСНОГО ФЛОТА МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТ ВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА





            И.В. Алерихин, Е.А. Родин, С.Е. Федоров







МЕЖДУНАРОДНАЯ КОСМИЧЕСКАЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ОБНАРУЖЕНИЯ ТЕРПЯЩИХ БЕДСТВИЕ (КОСПАС - CAPCAT)




Учебное пособие

но дисциплине Радионавигационные приборы для студентов факультета судовождения

Москва
2000

i Библиотеку МГАЗТ

МЕЖДУНАРОДНАЯ КОСМИЧЕСКАЯ РАДИОТЕХИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ОБНАРУЖЕНИЯ ТЕРПЯЩИХ БЕДСТВИЕ (КОСПАС-СОТРАТ) / И.В. Адерихин, Е.Л. Родии, С.Е. Федоров - 2000-70 с.
     В учебном пособии показаны роль и место, приведены состав, структура и особенности функционирования Международной космической радиотехнической системы обнаружения терпящих бедствие (МКРСОТБ). Рассмотрены состав и принцип действия, структура и особенности функционирования морского (судового) аварийного радиобуя (АРБ - 406), а также пути поддержания готовности АРБ - 406 к применению. Показаны направления дальнейшего повышения эффективности функционирования МКРСОТБ при организации поиска и спасения терпящих бедствие.
     Учебное пособие предназначено для студентов судоводительского факультета высших учебных заведений водного транспорта и может быть полезно аспирантам.

Одобрено на заседании кафедры Судовождения и судоходных сооружений (протокол № 5 от 12.01.99 г.)


    Оглавление


ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ ВВЕДЕНИЕ.................


1.  СОСТАВ, СТРУКТУР/^ И ОСОЬЕННОГ I И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

Морской космической радиотехнической системы

обнаружения терпящих бедствие (.МКРСОТБ)

  1  1 Роль и место системы КОСПАС-САРСАТ в обеспечении безопасности морского судоходства .......................................7
1.2 Состав и структура МКРСОТБ.... .........................9
1.3 Особенности функционирования МКРСОТБ ................... 14
2.  COCI АВ/ I РУКТУРА И ОСОБЕННОСТИ ФУ НКЦИОИИРОВАНИЯ

МОРСКОГО АРБ-406............................................~²⁶
2  .1 Состав и принцип действия судового АРБ-406 ...........-6
  2  2 Анализ путей поддержания готовносзи к применению морского АРБ - 406 и особенностей его использования ...........................$3
? 3 Модели АРБ одобренные Службой морского транспорта       ⁴⁸
5. НУ i И ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ МКРСО1Б ПРИ

Выпущены Центром дистанционного обучения и маркетинговых услуг:

Выпускающий редактор - Буреев В. А.
Технический редактор - Куликова А.А.

                         ПОИСКОВО-СПАСАТЕЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЯХ......................
                           3.1  Возможные пути дальнейшего развития КОСПАСХ АРСА 1
                           3.2  Пуги повышения эффективности использования морского АРБ-406
                           3   3 Особенно™ организации поиска и спасения терпящих бедствие при использовании системы KOCl 1АС -САРСА1

                         СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИ ГЕРАТУ --------------------

Биб/могека , МГАЗТ j


2

                                   f^SARSAT COSPASW




        Принятые сокращения

4PM (ELI) - Аварийный передатчик - указатель местоположения (Emergency Locator Transmitter).
АРБ (EPIRR) - Аварийный радиобуй - указатель местоположения (Emergency Position Indicating Radio Beacon).
ПРБ(PLB) - Персональный радиобуй (Personal Locator Beacon),
KIIC(MCC) - Координационный центр системы (Mission Control Centre).
////// (LUT)- Пункт приема информации (local User Terminal).
CKIJ (RCC) - Спаса гельно-координационный центр (Rescue Coordinating Centre).
ПСС(SAR) - IloncKOHO-ciiacaтельные силы (Search and Rescue).
MKRI( - Международный координационно-вычислительный центр системы КОСПАС .
ИСЗ - Искусственный спутник Земли .
HP- Режим непосредственной ретрансляции аварийной информации с ИСЗ на ПИИ .
РОБ- Режим ретрансляции аварийной информации на НИИ с обработкой на борту ИСЗ.
ИЗ - Режим переноса аварийной информации с задержкой (так же Глобальный режим) КАРЕ - Контрольный АРБ.
5 ФАС- Устройство формирования, отображения и хранения аварийного сообщения в АРЬ.


        Введение.


   ( реди основных направлении мирного использования космической техники и меж.tyнародного сотрудничества видное место занимает программа создания космической системы обнаружении людей, судов и самолётов, терпящих бедствие. Международная морская организация (ИМО), с момента основания, ечнгаг! одной мт своих основных задач решение вопросов, связанных с безопасностью на морс и оказание помощи потерпевшим бедствие. ИМО. начиная с 1959 года, провела ряд международных конференций, одобривших документы, касающиеся охраны человеческой жизни нз морс. В 1977 г. была достигнута дотоворённоси» о со» танин JBYX самостоятельных, ио взаимодомыииюших и технически совместимых проектов: КОС ПАС (СССР) и CAPCAT (США, Фракция, Канада), обр»
4

зуюших единую космическую систему поиска и спасения, обязанную значительно повысить безопасность человеческой жизни на море.
   В 1979 г., созванная при содействии ИМО Международная конференций но поиску и спасению на море, приняла Конвенцию по поиску и спасению на морс, основная цель которой - подготовка глобального плана на основе заключения многосторонних или двусторонних соглашений между соседними странами, обеспечивающими проведение поисково-спасательных работ в прибрежных и прилегающих к ним морских районах. Конференция также предложила ИМО разработай ь глобальную морскую систему для оказания помощи при бедствии и для обеспечения безопасности, включая средства связи, целью которой является эффективное использование глобального плана по поиску и спасению, определенного Конвенцией.
  Практическое использование системы КОСПАС-САРСА Т поисково-спасательными службами началось 9 сентября 1982 года, когда с помощью системы было обнаружено местоположение потерпевшего бедствие самолета и спасено 3 человека. К маю 1986 года благодаря системе было спасено 576 человек (244 человека потерпели бедствие в море, 311 - в результате аварии самолетов и 21 на суше). К настоящему времени, по сведениям, предоставленным NASA
(National Aeronautics and Space Administration www tutsa.gov) на 21 сентября

1998 i. спасено более 8885 человек ио всему миру (только в США 3605 человек).

пр., „ом »»ре.еле»„е мост, аварийны, объек-.оя П|ЮИЛВаднл₀С₁> „„ сушествуиицяч самолетиы, я судовых АРЬ.
  Важное.. СОЩИНЯЯ сис.ем „опека аварийных обьек.о» ..„„чёриявапс. там фак-,ом, что аварийное,к морен,„о флота продолжает осаваться сравнита.ьно высокой: ежегодно в результате кораблекрушений, столкновений и пожаров гибнут сотни судов н тысячи людей. Спасение терпящих бедствие люден 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.
  В данном пособии проведен анализ состава, структуры и особенностей функционирования Международной космической радиотехнической сныемы обнаружения терпящих бедствие (МКРСОТБ), анализ состава, структуры и особенно-cieii функционирования морского АРБ-406, приведены их 1нпы, одобренные < тужбон морского 1рансцорта Минтранса РФ, и показаны некоторые пути повышения эффективности использования МКРСОТБ при поисково-спасательных операциях.
  Материмы учебио-ме,одического «особи» „редна.начеиы дая ссудит» судо-воли сельски, факультете I осударствеииыа академий         -Репорта. «учаюшн, радионавигационные приборы, - могут быть рекомендованы научны-со,рудникам, .аннмаюшимися решением рассмотреппыа вопросов, а также с.у-.ен.ам при курсовом н .поломкой проектаровании.

6

        I. Состав, структура и особенности функционирования

        МКРСОТБ

1.1 Роль и место системы в обеспечении безопасности морского судоходства.

  Обеспечение безопасное!и судов, обслуживающего их персонала и пассажиров -одна из важнейших задач, решению которой уделяется постоянное внимание, как на международном, гак и на национальных уровняй Это обусловлено гем, что деятельность человека, связанная с пребыванием на море относится к категории наиболее опасных. Согласно статистическим данным Норвежского бюро «Вернз ас», рыболовный и транспортные флоты но степени опасности лишь немного уступают автомобильному транспорту. Это подтверждався фактами: из сосзава мировою >ранспортно1о флота в период 1975-1984 и. ежегодно потбало в среднем 370 судов вместимостью 100 тонн и более. Еще выше аварийность более мелких судов, о которой можно судить по данным, о!носящимся к американскому н японскому флотам.
  Решение згой проблемы немыслимо без широкого применения технических средств связи, информационного обмена, контроля, а гак же космических систем связи и навигации. В настоящее время ИМО разработала структуру глобальной

морской системы святи для обеспечения безопасности при бедствиях (ГМССББ), которая должна принципиально улучшить организацию аварийною радноопо-вешения, полноправной чаезью которой станет система КОСНАС-САРСА Г. Ввести полностью в действие эту систему планируется в 1999 г. К новой системе свя-ш при бедсгвии предъявляют следующие основные требования:
а)  глобальность леновня;
Ь)  быстрота оповещения о бедсгвии наземных спасагелыю-координационных цен!ров;
с)  высокая точноезь определении координат места аварии.
  Анализ этих требований показывает, что выполнить их можно только на основе применения высокотехнологичных космических радноснсгем.
  Реальным в настоящее время представляется два типа спутниковых систем: на основе низколетящих (на высшах 600...1000 км) ИСЗ и на основе высоколетящих (36000 км) геостационарных ИСЗ.
  Аварийная спутниковая система с исоо.|ыованаем шитамешанри:, запускаемых на полярную орбиту ИСЗ, обладает рядом тосгоннсттт. К ним, прежде всею, относятся глобальность зоны действия. При работе системы на выделенной тля нее ПАКТ (Всемирной административной конференцией по радиочастотам) частою 406 Ml и точность определения координат места м»ч> аварийного сигнала не хуже 2-3 миль.

8

  В целом сноема КОСПАС-САРСАТ уже получила международное признание со стороны ИМО. В начале 1986 г. Комитет по безопасности на море ИМО одобрнл решение об использовании частоты 406 МГц для спутниковых АРБ и включении системы КОСПАС-САРСАТ в состав будущей глобальной морской системы связи зля обеспечения безопасности и при бедствии (ГМССББ). Эго означает, что к 1999 году все морские суда должны будут имен» работающие по системе КОСПАС-САРСАТ спутниковые АРБ (к настоящему времени, согласно международной конвенции СОЛАС на российских судах уже установлено более 7500 аварийных радиобуев).


    1.2 Состав и структура МКРСОТБ


КОСПАС-САРСАТ - это глобальная система оповещения о бедствии, предназначенная для определения местонахождения судна, идентификации его, и вызова поисково-спасательных служб.
КОС ПАС это российская часть системы, использующая спутники типа ’’Надежда ' с высотой орбиты 620 миль и орбитальным наклонением относидельно жва

юр» 83”. Период обращения спутника -105 минут.


CAPCAT - американская часть системы, использующая спутники типа “T1ROS-N" с высотой орбиты примерно 528 миль и орбитальным наклонением 99°. Пер»-од обращении спутника - ЮС минут.
В систему входят три основные части: Комическая часть, наемная часть и ааа-рийные радиобуи (АРБ)(}лс. 1).
  Аварийный радиобуй является основной частью системы и источником аварийно! о сообщения. Он предназначен для передачи сигнала бедствия в течение определенного времени в случае возникновения аварийной сизуацни. Типично морской \ГБ представляет собой закреплённый в кронштейне или устройстве автоматическою отделения аварийный радиобуй (блок РМ, укомплектованный блоком питания), который приводится в действие вручную либо, при погружении в воду, автоматически с помощью устройства автоматического отделения. Поете от ।слепня и включения, радиобуй осуществляет передачу аварийной информации, содержащей код страны, тип протокола пользователя, а также ндентнфнка-цнонный (опознавательный) номер буя, по которому в МКВЦ системы КОСПАС производи ГСП опознавание объекта, оснащенною данным АРБ. Термин радиобуй является условным для обозначения любого типа источника сигналов. На практике это мо.у. быть различные устройства: свободно плавающие на воде, установленные на палубе судна, переносимые вручную экипажами судов. Как нравн-.30, понимаю, автоматически включающиеся устройства. В самом общем случае АРБ представляет собой радиопередающее устройство гармонических колебв.ий

10

СВЧ диапазона, работающее <и автономных источников питания и излучающие колебания с требуемой стабильностью.
   С точки зрения обеспечения технических характеристик всей системы от АРК требуется:
а) необходимая излучаемая мощность в пределах пространственной диаграммы направленности;
Ь) необходимая (кратковременная и долговременная) стабильность частоты;
с) самовыключение при отклонении характеристик излучения от заданных;
d)  работа в широком диапазоне внешних воздействий (температура, влажность, высотность и т.п.).
   Космическая подсистема предназначена для приема аварийных сигналов от АРБ, непосредственной ретрансляции их на наземные пункты приема информации (НИИ), находящиеся в зоне прямой их видимост и. Она состоит из нескольких ИСЗ, расположенных на взаимодополняющих орбитах. На борту ИСЗ помимо служебных систем, позволяющих определять положение ИСЗ в пространстве, устанавливается специальная аппаратура для приема и обработки сигналов от АРБ и передачи информации на Землю. Эта аппаратура составляет бортовой радиокомплекс (БРК).

             Рис i Обобщенная структурная схема космической системы

  Сишалы бедствия, излучаемые АРБ, принимаются БРК одного из ИСЗ, (рнс.1) выведенных на низкую 600 - 1000 км околоземную полярную орбиту. Если АРБ и пункт приёма информации (ПИИ) одновременно находятся в зоне видимости ИСЗ (обеспечивается локальный режим ретрансляции информации), полученная от АРБ информация передаётся в МКВЦ без задержки. В противном случае обработанная информация запоминается бортовой радиоаппаратурой ИСЗ (глобальный режим pei рансляцни), а затем передаётся ближайшему пункту ППИ при подлёте к нему, как видно из рисунка, сигналы любого АРБ мозуг приниматься любым спутником, в гоже время информация с любою спутника может посту пап» в любой наземный НИИ. Информация ог всех ППИ собирается в ЦС.

12

11

   Наиболее важными характеристиками космической подсистемы являются:

1.3 Особенное™ функционирования МКРСОТБ

а) параметры орбиты ИСЗ (вьнхна относительно центра Земли, эксцентриситет, период обращения, положение плоскости орби ты и пр.);
Ь) число ИСЗ в системе;
с) необходимое пространственное распределение минимальной мощности принимаемого от АРБ сигнала и мощности излучения;
d)  стабильность частоты бортового задающего генератора;
е) точность привязки бортовой шкалы времени к единому московскому времени.
  Наземная подсистема предназначена для приема от БРК ретранслированных сигналов радиобуя, обработки этих сигналов для определения координат АРБ, выделения аварийного сообщения и передачи этих данных через центр системы (ЦС) в спасательно-координационный центр (СКЦ).
  Наиболее важными характеристиками наземной системы являются:
а) число 111111 и место их расположения на поверхности земли;
Ь)  показатели качества наземных систем передачи информации из НИИ в ЦС;
с)  время обработки принимаемых с ИСЗ сигналов и время доставки аварийных данных в СКЦ.

Функционирование системы следует рассматривать в двух разных аспектах (рис.2). Во первых, система KOCI1AC работает не одинаково при использовании АРБ-121 и АРБ-406. Во-вторых, имеются различия в работе средств при нахождении АРБ в зоне непосредственной видимости АРБ, ИСЗ, ПНИ (локальные режимы: непосредственной ретрансляции (HP), ретрансляции с обработкой на борту (РОБ)) и при нахождении АРБ в любой точке Земли (глобальный режим: перепо-са информации с задержкой (ПЗ)).
  Аварийные буи, работающие на частоте 121,5 Ml и, количество которых в настоящее время превышает 500 тысяч, используются в основном на небольших самолётах. При работе с АРБ-121 возможен только локальный режим ИР, так как информация об АРБ-121 не запоминается в аппаратуре БРК и не может быть доставлена па НИИ вне зоны взаимной видимости АРБ-ИСЗ-ППИ. Признаком аварийности служит сам номинал частоты (121.5 МГц) и характерная звуковая модуляция, воспринимаемая как завывания ("вау-вау ).
  Прн появления в зоне видимости АРБ-121 любого ИСЗ системы КОС11АС -CAPCAT появляется возможность для непосредственной ретрансляции этого сигнала на НИИ приёмником БРК. Режим работы передника АРБ-121 непрерывный, поэтому в течение сеанса связи, который в среднем cocker 10 мни. „р...... сигнал обрабатывается приёмным устройством НИИ с цазью измерь

14

нмя доплеровского смешения 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 часкиы сигнала oi APS поступают в ЭВМ, где хранятся данные о положении ИСЗ (эфемериды) на начало каждых J0 мни данных суток, /(ли определения координат АРБ используются не более 30 значений частоты от каждою АРБ в сопровождении 30 значении моментов времени. Истинные и зеркальные координаты с оказанием вероятности того, насколько каждые из них близки к истинным значениям, поступают через линии связи в ЭВМ ЦС. Дополнительная обработка может бы it. произведена оператором ПНИ но результатам отображения всех измеренных частот на графике частота-время. При анализе и обработке могут быть приняты во внимание: наличие помех, протяжённость доплеровской кривой и т.п. Таким образом, основная обработка сигналов от АРЬ-121, осуществляезси на ППИ и заканчивается cnyciu 20 мин после завершении сеанса.
При использовании АРБ-406 возможен как локальный режим РОБ, так и глобальный ПЗ.
  Рабоiа в локальном режиме РОБ осуществляется при ретрансляции снзнала АРБ-406 на ППИ с обработкой его на борду ИСЗ. После включении АРБ-406 начинает периодически излучать короткий сиз нал, который содержи! сведения, необходимые для обнаружении и синхронизации, а также продолжи тельный сигнал.

несущий полезную информацию. Передача ведется в импульсном режиме с достаточной скважностью, что обеспечивает свободный доступ к БРК многим АРБ-406. 6 и! нал от АРБ-406 с выхода приемной антенны БРК поступает на приемник-процессор. Приемник усиливаем и филырует смесь chi нала с шумом, а процессор производит обработку chi нала с целью выделения аварийной информации и измерения доплеровского смещения частоты. Так как смысловая информация и резулы ат ы измерения представлены в цифровой форме, то они могут быть скомпонованы в единый цифровой ноток, который совместно с chi налом от АРБ - 121 (если он одновременно с АРБ-406 работает в зоне видимоои ИСЗ) nocrynaei на фазовый модулятор передатчика БРК.

16

Рис.2 Блок-диаграмма системы КОСПАС-САРСА I

После восстановления пифрового нотою в наземной приемной системе НИИ ланям, о доплеровской частоте и временя (примерно по 10 результатов измерений от каждого .АРЬ-406) понадают в ЭВМ ПИИ для определении истины* и зеркальны* координат. Координаты АРЬ-406 вмесзе с аварийным сообщением образуют группу аварийны* дайны*, коюрые поступают в ЦС. В Центре акте-мы >ги данные подвер1ЭЮ1Ся вторичной обработке для устранения неоднозначное i и ш счет использования априорной информации о контролируемых объектах. Здесь же происходиг распределение потока данных по потребителям и прием аварийных данных из зарубежных центров.
  В глобальном режиме 113 chi налы АРЬ-406 так же, как и в локальном режиме, обрабатываю!ся в бортовом приемнике-процессоре, однако понадают на ППИ только тогда, когда он окажется в зоне видимости ИСЗ, оставаясь в остальное время в памяти БРК (рис.3,4 и приложение I). Режим переноса информации с задержкой (ПЗ) реализуется путём циклической передачи всей имеющейся н памя-!н информации. Полный обьём памяти передаётся за 3 минуты.
  Принятые на ППИ сообщения (2048 сообщений ог АРЬ 406) поступают а опера тнвную намять ЭВМ. (разу же данные сортируются по принадлежности к одним и тем же АРЬ-406 и онределяютси координаты вес* АРЬ, сигналы которы* были приняты и обработаны бортовым приёмником-процессором (примерно 200 АРБ
18

406). Таким образом, на определение координат затрачивается около 10 мин, за

тем следует передача всею массива аварийных данных в П( .
  Бор юной приемник-процессор позволяв! во время передачи на ПНИ данных из памяти принимать н обрабатывать в режиме РОБ новые сообщения от АРЬ-406. В этом случае в момент приема посылки от АРБ-406 приостанавливается передача данных из памяти. Принятая посылка обрабатывается, передается на НИИ в режиме ретрансляции на борту н записывается в последнюю ячейку намят БРК. Если при этом вся память была заполнена сообщениями от АРБ-406, то стирается самая первая (самая старая но времени) посылка. Затем продолжается передача данных нз памяти.
  В будущем с развитием сети НИИ в южном полушарии предусматривается включение бортового передатчика на непрерывную работу в течение всею срока службы ИСЗ.
  Зона обслуживания системы в режиме непосредственной передачи определяется числом и географическим расположением НИИ (каждый 111111 обслуживает район радиусом примерно в 2500 км). Всего на данный момент (данные взяты с официального американского сайта системы КОСПАС-САРСАТ на август 1998г. (bJUL.''kY^A\wldsenrrj)i|)e\.coi_n cospas-sarsai iiidex him)) в состав системы входят 22 координационных центра и 38 IIIII1 по всему миру.

Рис.З-Зоны видимости НИИ системы КОСПЛС

19

20