Satelitarny system ratowniczy COSPAS - SARSAT

Koncepcja systemu

System służy do lokalizacji statków morskich, powietrznych i osób w niebezpieczeństwie. Ma zasięg globalny i jest dostępny 24 godziny na dobę. Oblicza się, że dotąd COSPAS SARSAT pomógł uratować około 8000 osób.

Wyróżnia się trzy rodzaje nadajników: nadajniki morskie EPIRB (Emergency Position Indicating Radio Beacon), uruchamiane automatycznie lub ręcznie, lotnicze ELT (Emergency Locator Transmitter, dawniej ELBA - Emergency Locator Beacon), osobiste PLB (Personal Locator Beacon).

Założenia systemu System COSPAS SARSAT składa się z dwóch zasadniczych elementów : segmentu kosmicznego 5-6 satelitów na orbitach biegunowych (LEOSAR) 5 satelitów na orbicie geostacjonarnej (GEOSAR) 2 satelity zapasowe (na orbicie geostacjonarnej)

Od 1995 r. system COSPAS- SARSAT zaczęto rozbudowywać o satelity usytuowane na orbicie geostacjonarnej GEOSAR. Satelity te znajdują się na geostacjonarnej orbicie na wysokości 36000 km i zapewniają obszar pokrycia od szerokości 70° N do około 70° S GEOSTAR, nie pozwalają na określenie pozycji za pomocą efektu Dopplera dlatego informacja o pozycji radiopławy musi być wprowadzona przez wewnętrzne lub zewnętrzne urządzenia nawigacyjne.

Schemat rozmieszczenie satelit Cospas - Sarsat

segmentu naziemnego obejmującego: radiopławy zdolnej do przekazywania sygnału do satelity (ELT, EPIRB, PLB) stacje odbiorcze (LUT - Local User Terminal) - usytuowane w różnych częściach świata, zapewniające odbiór sygnałów z satelitów i określanie na ich podstawie współrzędnych geograficznych miejsca wypadku Centrum kierowania systemem (MCC- Mission Control Centre)

45 stacji odbiorczych LEOLUT (współpracujących z satelitami LEOSAR) 19 stacji odbiorczych GEOLUT (współpracujących z satelitami GEOSAR) 29 stacji MCC ( Mission Control Centre)

Działanie systemu zaczyna się od włączenia nadajnika ratunkowego. Dla zabezpieczenia przed fałszywym alarmem, włączony nadajnik nadaje akustyczny sygnał ostrzegawczy, dając czas na wyłączenie (2 - 10 minut, zależnie od typu i miejsca instalacji). Po upływie tego czasu aktywuje się, i wysyła sygnał alarmowy do satelitów COSPAS SARSAT.

Sygnały radiowe są odbierane przez niskoorbitalne, odpowiednio wyposażone satelity (LEOSAR) krążące po orbitach biegunowych. Odebrany przez satelitę sygnał jest retransmitowany do odbiornika wchodzącego w skład tzw. lokalnej stacji naziemnej LUT, gdzie podlega obróbce w celu określenia lokalizacji radiopławy.

Informacje o katastrofie oraz współrzędne geograficzne radiopławy przekazywane są do Ratowniczego Centrum Koordynacji (RCC) lub odpowiedniej służby poszukiwawczo – ratowniczej w celu rozpoczęcia akcji SAR. Współrzędne radiopławy określa się na podstawie pomiarów satelitarnych dopplerowskiego efektu zmiany częstotliwości sygnału przyjmowanego od EPIRB.

Pomiar przeprowadzany jest na częstotliwości nośnej danej radiopławy, co wymaga dużej stabilności częstotliwości nośnej sygnału emitowanego przez radiopławę. Częstotliwość nośna nadajnika jest dostatecznie stabilizowana podczas wzajemnej radiowidzialności (min.4 minuty) pomiędzy EPIRB i satelitą.

Obecnie w systemie COSPAS- SARSAT wykorzystuje się radiopławy pracujące na częstotliwości : w zakresie 406,0 -406,1 MHz sygnał alarmowy transmitowany co 50 sekund czas trwania sygnału wynosi 0,5 sekundy modulacja sygnału fazowa – eliminacja wzajemnych zakłóceń od innych radiopław działających w tym samym czasie

Określanie pozycji Według dopplerowskich pomiarów, określanie współrzędnych radiopław podczas jednego przejścia satelity: rzeczywiste i lustrzane współrzędne EPIRB. Zabezpieczenie przed powstaniem błędnej pozycji dokonuje się metodami matematycznymi.

Określanie pozycji Pozycja radiopławy w systemie LEOSAR obliczana jest na podstawie zliczenia dopplerowskiego. Polega to na tym, że częstotliwość sygnału jest słyszana przez urządzenie odbierające go po przez wielkość względnej prędkości pomiędzy odbiornikiem a nadajnikiem. Jeżeli odległość pomiędzy odbiornikiem a nadajnikiem zmniejsza się, to częstotliwość słyszana przez odbiornik zwiększa się po przez efekt Dopplera. Jeżeli dystans się zwiększa to częstotliwość słyszana przez odbiornik jest redukowana. W przypadku braku prędkości względnej pomiędzy odbiornikiem a nadajnikiem, częstotliwość słyszana przez odbiornik jest taka sama jak częstotliwość transmitowana.

Określanie pozycji Punkt najbliższego zbliżenia satelity do radiopławy EPIRB (TCA) CZĘSTOTLIWOŚĆ CZAS Wykres częstotliwości odbieranej przez satelitę

Określanie pozycji Punkt przegięcia krzywej jest punktem, w którym satelita jest najbliżej nadajnika. Kształt krzywej pozwala na obliczenie odległości pomiędzy radiopławą a torem satelity. Korzystając z informacji odczytanych z przebiegu krzywej i znając pozycje satelity można wykreślić dwie linie, będące odległością w jakiej radiopława mogła znajdować się od toru satelity.

Określanie pozycji Znając punkt największego zbliżenia można wykreślić prostopadłą linię z tego punktu na torze satelity w kierunku linii reprezentującej odległość radiopławy do tego toru. Punkty przecięcia się tych linii pokazują możliwą pozycję radiopławy i jej lustrzane odbicie.

W systemie COSPAS SARSAT do wykrywania sygnałów EPIRB i określania ich pozycji wykorzystywane Są dwa tryby pracy: Tryb odbioru i nadawania informacji w rzeczywistym przedziale czasu Oraz tryb odbioru z zapamiętywaniem informacji przez satelitę i jego późniejszym nadaniem do stacji odbioru informacji w momencie znalezienia się satelity w strefie radiowidzialności.

Tryb światowego pokrycia radiopław EPIRB, pracujących na częstotliwości 406 MHz, umożliwia przechowywanie informacji w pamięci dowolnej stacji w celu ewentualnego, późniejszego udostępnienia innej stacji LUT. W ten sposób każda radiopława może być zlokalizowana przez wszystkie ośrodki LUT.

Dzięki temu zapewniono globalne pokrycie systemu, lecz niestety z dodatkowym poróżnieniem związanym z czasem oczekiwania na wzajemną widzialność satelity i stacji naziemnej. Opóźnienie czasowe może wynosić max. 2 godz.

COSPAS SARSAT będzie nadal rozwijany poprzez wprowadzenie satelitów usytuowanych na orbitach o średniej wysokości (MEOSAR), który w zasadniczy sposób maja rozszerzać efektywność systemu. Do określania pozycji w radiopławach awaryjnych rozpocznie się używać systemów nawigacji satelitarnej o dokładności ok. 1m, zamiast obecnie zjawiska Dopplera, którego dokładność wskazywania pozycji wynosi ok. 5 km.

Dziękuję za uwagę