|
|
Федеральное агентство морского и речного транспортаФедеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Морской государственный университет имени адмирала Г.И. Невельского Кафедра технических средств судовождения ДИПЛОМНАЯ РАБОТА Тема: Морские спутниковые системы, используемые в ГМССБ и радионавигации. Их роль в обеспечении безопасности морского судоходства РЕФЕРАТ Настоящая работа (проект) содержит стр., рисунков, таблиц, графиков Тема: Морские спутниковые системы, используемые в ГМССБ и радионавигации. Их роль в обеспечении безопасности морского судоходства Исследуются характеристики СНС NAVSTAR, ГЛОНАСС. Совместное их использование. Цель работы рассмотреть современные и их совместное использование в целях безопасности мореплавания. Проанализированы методы индикации сближения и маневрирования судов при использовании современных САРП и АИС. Область применения - учебный процесс, суда транспортного флота СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ РАЗДЕЛ 1. ГЛОНАСС 1.1 Общие сведения 1.2 Космический сегмент 1.3 Сегмент управления 1.4 Перспективы развития системы ГЛОНАСС РАЗДЕЛ 2. СПУТНИКОВАЯ НАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА NAVSTAR GPS 2.1 Общие сведения 2.2 Космический сегмент 2.3 Сегмент управления 2.4 Аппаратура потребителей РАЗДЕЛ 3 МЕЖДУНАРОДНАЯ СПУТНИКОВАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕТОПОЛОЖЕНИЯ СУДОВ И САМОЛЁТОВ, ПОТЕРПЕВШИХ АВАРИЮ (КОСПАС-САРСАТ) 3.1 Общие сведения 3.2 Принципы построения системы 3.2.1 Точностные характеристики системы 3.2.2 Баллистическое построение системы 3.2.3 Использование геостационарных спутников в системе КОСПАС-САРСАТ 3.2.4 Характеристики радиолиний 3.3 Наземный путь приёма информации 3.3.1 Центр системы 3.4 Примеры практического применения системы РАЗДЕЛ 4 МОБИЛЬНАЯ СПУТНИКОВАЯ СВЯЗЬ ИНМАРСАТ 4.1 Описание системы и её преимущества 4.2 Сегменты системы ИНМАРСАТ 4.3 Стандарты ИНМАРСАТ 4.4 Преимущества системы спутниковой связи ИНМАРСАТ РАЗДЕЛ 5 ГЛОБАЛЬНАЯ МОРСКАЯ СИСТЕМА СВЯЗИ ПРИ БЕДСТВИИ И БЕЗОПАСНОСТИ (GMDSS) 5.1 Старая система и потребность в её усовершенствовании 5.2 Размещение объектов ГМССБ в ДВ регионе 5.3 Морской район А1 ГМССБ в заливе Петра Великого 5.4 Морской район А2 ГМССБ в заливе Петра Великого и в прилегающей части Японского моря РАЗДЕЛ 6 МСКЦ МАП ВЛАДИВОСТОК 6.1 Район ответственности МСКЦ МАП Владивосток 6.2 Назначение и функции МСКЦ МАП Владивосток 6.3 Основные требования к системам и процедурам связи, используемые в МСКЦ 6.3.1 Аварийная связь 6.3.2 ВЧ - связь 6.3.3 Морская радиослужба 6.3.4 Глобальная морская система оповещения о бедствии и обеспечения безопасности (ГМССБ) 6.3.5 Система NAVTEX 6.3.6 Спутниковая связь 6.3.7 Авиационная подвижная служба 6.3.8 Связь между морскими и воздушными судами 6.3.9 Радиооборудование для целей жизнеобеспечения и аварийно-спасательное радиооборудование 6.3.10 Сотовые телефоны 6.3.11 Особые обстоятельства 6.3.12 Обеспечение связи при проведении операций АПОС 6.3.13 Опознавательные коды связного оборудования 6.3.14 Аварийные ложные оповещения 6.3.15 Поставщики данных АПОС 6.3.16 Связь между МСКЦ и МСПЦ 6.3.17 Морской радиотелекс 6.3.18 Система NAVTEX 6.3.19 Система Safety NET ИНМАРСАТ 6.3.20 Первый МСКЦ 6.3.21 Связь MEDICO 6.3.22 Генеральный план ГМССБ 6.3.23 Дополнительные возможности 6.3.24 Трудности при установлении связи с морскими судами 6.3.25 Поиск с помощью средств связи РАЗДЕЛ 7 ОХРАНА ТРУДА 7.1 Защита от излучений 7.1.1 Защита от инфракрасного излучения, электромагнитных полей радиочастот, ионизирующего излучения и статического электричества 7.2 Электробезопасность 7.2.1 Технические средства обеспечения электробезопасности 7.2.2 Защита от статического и атмосферного электричества ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ПРИЛОЖЕНИЕ 3 ПРИЛОЖЕНИЕ 4 ПРИЛОЖЕНИЕ 5 ВВЕДЕНИЕ Важнейшим фактором эксплуатации судов является безопасность мореплавания и охрана человеческой жизни на море. Это важнейшая составляющая безаварийной эксплуатации флота основывается на комплексе организационных и технических мероприятий, направленных на реализацию национальных и международных требований в области безопасности мореплавания и предотвращения загрязнения окружающей среды. Несмотря на высокий уровень конструктивной безопасности морских судов, насыщение их надёжными средствами судовождения и связи, и другие меры, морские катастрофы с человеческими жертвами продолжают наблюдаться. Для оказания помощи судам и их экипажам, терпящим бедствие на море, создана глобальная система поиска и спасания на море. Составной частью этой системы являются ИНМАРСАТ, КОСПАС-САРСАТ, СНС «НАВСТАР GPS», СРНС «ГЛОНАСС» и ГМССБ, а также спасательно-координационные центры и их подцентры. В Дальневосточном регионе таковым является Владивостокский спасательно-координационный центр и его подцентры, находящиеся в Южно-Сахалинске и Петропавловске-Камчатском. Приказом Министра морского транспорта от 29.04.88 №64-пр. на основании Постановления Совета Министров СССР от 08.02.88 №180 “Об одобрении и предоставлении на рассмотрение Президиума Верховного Совета СССР предложения о ратификации Союзом Советских Социалистических Республик Международной конвенции по поиску и спасанию на море 1979 года”, при Дальневосточном морском пароходстве (ДВМП), организован бассейновый морской спасательно-координационный центр (МСКЦ), которые оперативно подчинены МСКЦ. Владивостокский морской спасательно-координационный центр (МСКЦ) образован на Дальневосточном бассейне в целях выполнения положений Международной Конвенции по поиску и спасанию на море 1979 года приказом начальника ДВМП от 12.07.88 №719. МСКЦ входит в систему сил и средств по осуществлению организации и координации действий спасательных служб федеральных органов исполнительной власти и иностранных государств при поиске и спасании людей терпящих бедствие на море. МСКЦ в соответствии с приказом № 36 от 16 сентября 1996 года Федеральной службы морского флота России является структурным подразделением Морской Администрации порта Владивосток и подчиняется непосредственно начальнику МАП, а в вопросах организации поиска и спасания людей, терпящих бедствие на море - Государственному Морскому Спасательно-Координационному Центру Госморспасслужбы России (ГМСКЦ). Список действующих МСКЦ и их реквизиты приведены в Приложении №1. РАЗДЕЛ 1. СПУТНИКОВАЯ НАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА ГЛОНАСС 1.1 Общие сведения Спутники системы ГЛОНАСС непрерывно излучают навигационные сигналы двух типов: навигационный сигнал стандартной точности (СТ) в диапазоне L1 (1,6 ГГц) и навигационный сигнал высокой точности (ВТ) в диапазонах L1 и L2 (1,2 ГГц). Информация, предоставляемая навигационным сигналом СТ, доступна всем потребителям на постоянной и глобальной основе и обеспечивает, при использовании приёмников ГЛОНАСС возможность определения: Горизонтальных координат с точностью 50-70м (вероятность 99,7%); Вертикальных координат с точностью 70м (вероятность 99,7%); Составляющих вектора скорости с точностью 15cм/с (вероятность 99,7%); Точного времени с точностью 0,7 мкс (вероятность 99,7%); Эти точности можно значительно улучшить, если использовать дифференциальный метод навигации и/или дополнительные специальные методы измерений. Сигнал ВТ предназначен, в основном, для потребителей МО РФ, и его несанкционированное использование не рекомендуется. Вопрос о предоставлении сигнала ВТ гражданским потребителям находится в стадии рассмотрения. Для определения пространственных координат и точного времени требуется принять и обработать навигационные сигналы не менее чем от 4-х спутников ГЛНАСС. При приёме навигационных радиосигналов ГЛОНАСС приемник, используя известные радиотехнические методы, измеряет дальности до видимых спутников и измеряет скорости их движения. Одновременно с проведением измерений в приёмнике выполняется автоматическая обработка содержащихся в каждом навигационном радиосигнале меток времени и цифровой информации. Цифровая информация описывает положение данного спутника в пространстве и времени (эфемериды) относительно единой для системы шкалы времени и в геоцентрической связанной декартовой системе координат. Кроме того, цифровая информация описывает положение других спутников системы (альманах) в виде кеплеровских элементов их орбит и содержит некоторые другие параметры. Результаты измерений и принятая цифровая информация являются исходными данными для решения навигационной задачи по определению координат и параметров движения. Навигационная задача решается автоматически в вычислительном устройстве приёмника, при этом используется известный метод наименьших квадратов. В результате решения определяются три координаты местоположения потребителя, скорость его движения и осуществляется привязка шкалы времени потребителя к высокоточной шкале Координированного всемирного времени (UTC). 1.2 Космический сегмент Полная орбитальная группировка (ОГ) СРНС ГЛОНАСС содержит 24 штатных НКА на круговых орбитах с наклонением i=64,8° в трёх орбитальных плоскостях по восемь НКА в каждой. Долготы восходящих узлов трёх орбитальных плоскостей различаются номинально на 120°. Номинальный период обращения НКА равен Т=11ч 15мин 44с, и соответственно, номинальная высота круговой орбиты составляет 19100 км над поверхностью Земли. В каждой орбитальной плоскости восемь НКА разнесены по аргументу широты номинально через 45°, и аргументы широты восьми НКА в трёх орбитальных плоскостях сдвинуты на ± 15°. Спутник ГЛОНАСС конструктивно состоит из цилиндрического термоконтейнера с приборным блоком, рамы, антенно-фидерных устройств, приборов системы ориентации, панелей солнечных батарей с приводами, блока двигательной установки и жалюзи, системы терморегулирования с приводами. На спутнике также установлены оптические уголковые отражатели, предназначенные для калибровки радиосигналов измерительной системы с помощью измерений дальности до спутника в оптическом диапазоне, а также для уточнения геодинамических параметров модели движения спутника. Конструктивно уголковые отражатели формируются в виде блока, постоянно отслеживающего направление на центр Земли. Площадь уголковых отражателей - 0.25мІ. Для обеспечения надёжности на спутнике устанавливаются по два или три комплекта основных бортовых систем. Таким образом, на спутник ГЛОНАСС возложено выполнение следующих функций: Излучение высокостабильных радионавигационных сигналов; Приём, хранение и передача цифровой навигационной информации; Формирование, оцифровка и передача сигналов точного времени; Ретрансляция и излучение сигналов для проведения траекторных измерений для контроля орбиты и определения поправок к бортовой шкале времени; Приём и обработка разовых команд; Приём, запоминание и выполнение временных программ управления режимами функционирования спутника на орбите; Формирование телеметрической информации о состоянии бортовой аппаратуры и передачи её для обработки и анализа наземному комплексу управления; Приём и выполнение кодов/команд коррекции и фазирования бортовой шкалы времени; Формирование и передача “признака неисправности” при выходе ложных контролируемых параметров за пределы нормы. Управление спутниками ГЛОНАСС осуществляется в автоматизированном режиме. 1.3 Сегмент управления Управление орбитальным сегментом ГЛОНАСС осуществляет наземный комплекс управления. Он включает в себя Центр управления системой (г. Голицыно-2, Московская область) и сеть станций слежения и управления, рассредоточенных по территории России. Наземный комплекс управления (НКУ) орбитальной группировкой НКА выполняет четыре группы задач: Эфемеридное и частотно-временное обеспечение НКА; Мониторинг радионавигационного поля; Радиотелеметрический мониторинг НКА; Командное и программное радиоуправление функционированием НКА. 1.4 Перспективы развития системы ГЛОНАСС В настоящее время на базе системы ГЛОНАСС предполагается создание Единой глобальной системы координатно-временного обеспечение (ЕС КВО). Кроме спутниковой системы, ЕС КВО включает: - государственную систему Единого времени с эталонной базой страны; - государственную систему и службу определения параметров вращения Земли; - систему наземной и заатмосферной оптической астрометрии; - космическую геодезическую систему и др. Считается, что возможности существенного повышения точности навигационных определений связаны с созданием глобальной системы отсчёта, использующей самоопределяющиеся навигационно-геодезические КА без привлечения измерений с поверхности Земли. При разработке направлений и путей совершенствования системы учитывается постоянный рост требований пользователей к точности навигационных определений и целостности системы. При этом под целостностью в данном случае понимается способность самой системы обеспечивать предупреждение пользователей о тех моментах времени, когда система не должна использоваться для навигационных определений. Одним из важнейших путей решения этой проблемы является интеграция двух спутниковых радионавигационных систем - ГЛОНАСС и GPS. Можно выделить четыре основных направления модернизации СРНС ГЛОНАСС: - улучшение совместимости с другими радиотехническими системами; - повышение точности навигационных определений и улучшение сервиса, предоставляемого пользователям; - повышение надёжности и срока службы бортовой аппаратуры спутников и улучшение целостности системы; - развитие дифференциальной подсистемы. РАЗДЕЛ 2. МЕЖДУНАРОДНАЯ СПУТНИКОВАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ СУДОВ И САМОЛЁТОВ, ПОТЕРПЕВШИХ АВАРИЮ (КОСПАС-САРСАТ) 2.1 Общие сведения. Спутниковая система КОСПАС-САРСАТ для определения местоположения судов и самолётов, потерпевших аварию, разработана Минморфлотом СССР, Национальным агентством США по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА), Министерством связи Канады (ДОК) и Национальным Центром Франции по исследованию космоса (КНЕС). Причём Советским Союзом с одной стороны, а США, Канадой и Францией с другой разработаны две технически совместимые, но практически независимые системы, которые объединяются в одну общую, совместную систему КОСПАС-САРСАТ. В основе сотрудничества лежит протокол, подписанный 18 марта 1977 г. Минморфлотом СССР и НАСА, о сотрудничестве в создании экспериментальной спутниковой системы для определения местоположения судов и самолётов, потерпевших аварию. Указанный протокол впоследствии нашёл отражение в советско-американском соглашении об исследовании и использовании космического пространства в мирных целях, которое было подписано 24 мая 1977 г. В целях согласования характеристик системы в период с 1978 по 1979 г. советские, американские, канадские и французские специалисты проводили встречи, в результате чего в ноябре 1979г. в Ленинграде был подписан основополагающий «Документ о взаимопонимании», определяющий цели, задачи, формы и методы сотрудничества, обязанности и права сторон, участвующих в создании системы КОСПАС-САРСАТ. В 1980г. был согласован документ «План реализации проекта КОСПАС-САРСАТ», который определял технические параметры всех элементов системы, конструкторские и эксплуатационные принципы её создания. Спутниковая система КОСПАС-САРСАТ основана на использовании низкоорбитальных околополярных ИСЗ, запущенных на высоту около 800-1000км. Система состоит из четырёх основных частей: аварийных радиобуёв (АРБ) двух типов, предназначенных для передачи информации о бедствии через низкоорбитальные ИСЗ на частоте 121,5 или 406,025МГц; ИСЗ, способных принимать сигналы АРБ и передавать их на частоте 1544,5МГц на наземные пункты приёма информации (ППИ) для последующей обработки; ППИ, обеспечивающих приём от ИСЗ сигналов АРБ и определение по ним географических координат мест аварий; Центров управления системой, служащих для координации и управления элементами системы, обмена информации и контроля за её происхождением. Таким образом, с точки зрения технического исполнения, система является навигационно-связной. Аварийные радиосигналы от АРБ, работающих на частоте 406,025МГц, содержащие информацию о стране владельца АРБ, названия объекта-носителя АРБ, типе пользователя и характере бедствия, принимаются ИСЗ и обрабатываются с целью определения доплеровского смещения частоты сигнала АРБ, привязки его к бортовому времени, выделения цифровой информации, содержащей обработанные и перечисленные выше данные. Сразу же после обработки, которая производится цифровыми методами, информация поступает на передатчик ИСЗ для её прямой ретрансляции и одновременно записывается в оперативно-запоминающее устройство (ОЗУ) ИСЗ. Приёмник и ОЗУ ИСЗ рассчитываются таким образом, чтобы обеспечить приём и обработку 20 одновременно работающих в зоне видимости АРБ запомнить информацию от 200 АРБ за виток ИСЗ вокруг Земли. Сброс запомненной информации производится на частоте 1544,5МГц по команде от программно-временного устройства при прохождении ИСЗ в зоне видимости ППИ. Принятая на ППИ информация поступает в специальную ЦВМ, где происходит сортировка принятых сообщений и их обработка с целью определения координат АРБ. Для этого в ППИ с центра системы ежесуточно поступают параметры орбиты ИСЗ. Указанная информация по наземным каналам связи направляется в Центр управления системой, где происходит окончательная обработка и распределение информации между потребителями. В системе КОСПАС-САРСАТ может также использоваться уже существующий парк АРБ, работающих на частоте 121,5МГц, для чего ИСЗ оборудован специальным ретранслятором. В состав АРБ, работающего на частоте 406,025МГц, включён маломощный (15-25мВт) передатчик, работающий на частоте 121,5МГц и предназначенный для окончательного привода спасательных средств к месту нахождения АРБ с помощью УКВ-пеленгаторов. Система КОСПАС-САРСАТ с навигационной точки зрения относится к спутниковым системам доплеровского типа. Определение координат АРБ производится на основе измерения на борту ИСЗ доплеровского смещения частоты принимаемого от АРБ сигнала. Каждому значению частоты соответствует геометрическое место точек расположения АРБ, представляющее собой конус, вершиной которого служит положение ИСЗ в данный момент времени, а осью конуса является вектор скорости ИСЗ V. Положение угла при вершине конуса ? определяется из выражения: cos?=cfисз/VfАРБ. где с-скорость распространения радиоволн; V-скорость ИСЗ; fисз-частота, принимаемая ИСЗ; fАРБ-частота, излучаемая АРБ. Если считать, что высота ИСЗ над поверхностью Земли известна, то в точке пересечения конуса со сферой, имеющей радиус Земли, получаем две точки нахождения АРБ. Одна из этих точек будет истинной, вторая зеркальной. Если АРБ неподвижен, то устранение неоднозначности (т.е. выбор из двух значений координат истинного значения) осуществляется при повторном исходе ИСЗ в зоне видимости АРБ или при использовании измерений, полученных от двух ИСЗ для одного и того же АРБ. В системе КОСПАС-САРСАТ определение координат АРБ производится по одному полёту ИСЗ, причём неоднозначность устраняется путём использования эффекта вращения Земли. 2.2 Принципы построения системы Особенностью системы является принцип свободного доступа сигналов АРБ к приёмной аппаратуре ИСЗ. АРБ после включения в случае бедствия передают сигналы постоянно независимо от наличия ИСЗ. Аппаратура АРБ разработана таким образом, что обеспечивает время излучения посылки в пределах 0,44-0,52с, а время паузы 50с. Длительность посылки во много раз (100) меньше длительности паузы, т.е. АРБ работают в импульсном режиме. Это позволяет обеспечить приём посылок одновременно от многих АРБ с заданной вероятностью Р, имея на борту ИСЗ многоканальный приёмник. Общее число АРБ, находящихся в зоне видимости ИСЗ (N АРБ), и число каналов приёмника в бортовой аппаратуре связаны между собой определёнными соотношениями. Принцип свободного доступа не требует синхронизации времени излучения каждого АРБ. На приёмной стороне сигналы АРБ различаются между собой по времени из-за не синхронности момента излучения и по частоте из-за естественного разброса значений частоты опорного генератора АРБ и различного доплеровского сдвига этой частоты от разных АРБ в данный момент времени. Вероятность приёма всех посылок от АРБ за время одного пролёта (ТПР) равна: Р=1-(1-РП)н, где н - количество посылок, принятых с АРБ за время сеанса связи с ИСЗ; РП - вероятность приёма каждой посылки Результаты моделирования и экспериментов с аппаратурой системы позволили показать, что при двухканальном приёмнике ИСЗ, заданном цикле сигнала АРБ и наличии в зоне видимости ИСЗ 20 одновременно работающих АРБ вероятность правильного приёма посылки составляет 0,975. Для решения навигационной задачи за один проход ИСЗ с заданной точностью необходимо измерить за сеанс связи не менее трёх значений радиальной скорости их оптимальном расположении относительно точки максимальной крутизны изменения радиальной скорости. Количество посылок от данного АРБ за сеанс связи находится в пределах 3-14 в зависимости от взаимного расположения трассы ИСЗ относительно АРБ. Если считать, что в среднем от каждого АРБ будет приходить шесть посылок, то вероятность правильного обнаружения трёх посылок можно оценить величиной 0,943, при этом вероятность решения навигационной задачи равна 0,99. 2.2.1 Точностные характеристики системы Точность определения координат АРБ в системе КОСПАС-САРСАТ зависит от следующих факторов: погрешностей измерения радиальной скорости ИСЗ, погрешностей прогнозирования вектора состояния ИСЗ, погрешностей в привязке доплеровских измерений к бортовому времени, угла видимости ИСЗ, числа принятых посылок и их симметричности. Точность измерения радиальной скорости ИСЗ определяется стабильностью частоты передатчика АРБ за время сеанса связи, стабильностью частоты гетеродинов приёмника ЦСЗ, соотношением сигнал/шум в схеме измерения, дискретном измерении значения фазы, стабильностью интервала, измерения набега фазы, параметрами ионосферы и тропосферы и оценивается максимальной величиной 3,2 м/с. Оценка точности определения местоположения АРБ по доплеровским измерениям показала, что координаты АРБ, расположенных на краю зоны видимости, определяются с точностью 10-14км вдоль траектории и 2-3км перпендикулярно траектории ИСЗ [6]. Координаты АРБ, расположенных от следа орбиты на расстояниях от 3 до 20°, определяются с точностями 0,4-1,5 и 1,5-2 км соответственно вдоль и перпендикулярно траектории ИСЗ. Для АРБ, расположенных близко к следу орбиты, плохо уточняются направления, перпендикулярные плоскости орбиты (10-15 км). Таким образом, в пределах нахождения АРБ от 3 до 20км от следа орбиты ИСЗ средняя квадратичная погрешность определения координат АРБ не превышает 3 км. 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
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. 2.3.1 Центр системы Основной задачей центра системы является координация и управление элементами системы КОСПАС-САРСАТ, приём, обработка и обмен аварийной и служебной информацией (включая эфемериды ИСЗ) с аварийно-спасательными службами, ППИ и зарубежными центрами системы, планирование работы элементов системы, учёт и регистрация АРБ, осуществление контроля за прохождением информации. В центре системы также производится проверка надёжности устранения двузначности в определении места АРБ по привлекаемой для этих целей дополнительной информации, такой, как заложенная в формат АРБ априорной информации о координатах судна или по его предполагаемому району плавания. Принятая с ППИ информация также подвергается обработке на ЭВМ с целью определения национальной принадлежности АРБ, вида объекта-носителя АРБ, его названия, характера аварии или вида требуемой помощи, а также времени прошедшего с момента аварии. Форматы сообщений, передаваемые в аварийно-спасательные службы, преобразуются в вид, удобный для пользователя. Центр системы основан на использовании штатной ЭВМ Главного вычислительного центра Минморфлота и имеет специально разработанное для этих целей программно-математическое обеспечение. Зарубежные центры системы расположены в городах Сент-Луис, Оттава, Тулуза и Тромсё. 2.4 Примеры практического применения системы Наличие большого парка судовых и самолётных аварийных радиосредств, составляющего около 500 тыс. ед., работающих на международной частоте 121,5МГц, сделал возможным уже сейчас эффективно использовать систему КОСПАС-САРСАТ для оказания помощи потерпевшим аварию. Рассмотрим несколько примеров. Первый случай успешного использования системы для поиска и спасания людей с потерпевшего бедствие самолёта произошёл в Канаде в Сентябре 1982 г., т.е. в самом начале совместных международных испытаний. Этот самолёт разбился в горах западной Канады в провинции Британская Колумбия в 50-ти км в стороне от своего, запланированного маршрута, что весьма затруднило бы его поиски авиационной поисково-спасательной службой. Однако благодаря привлечению системы КОСПАС-САРСАТ уже после первого прохождения ИСЗ «Космос-1383» над западной частью Канады аварийный сигнал был принят, и с достаточной точностью было определено место гибели самолёта. Это позволило через сутки после аварии и включения имеющегося на самолёте АРБ-121,5 найти, оказать необходимую помощь и вывезти на вертолёте 3 чел., пострадавших при падении самолёта. По оценке канадской авиационной спасательной службы поиски аварийного самолёта без использования системы КОСПАС-САРСАТ заняли бы не менее 3-4 дней и обошлись бы в несколько сотен тысяч долларов. При этом люди, пострадавшие на самолёте, вряд ли остались бы в живых без своевременного оказания им медицинской помощи. 
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|