Le système Cospas-Sarsat à 406 MHz

Le système Cospas-Sarsat detecte et localise uniquement les balises de détresse opérant à 406 MHz. Les signaux à 121.5/243 MHz ne sont plus traités par Cospas-Sarsat depuis le 1er février 2009. [en savoir plus]

Le système Cospas-Sarsat à 406 MHz est composé de:

balises de détresse à 406 MHz utilisées à bord des navires (EPIRB ou RLS), des aéronefs (ELT), ou comme balises de localisation personnelle (PLB);
satellites en orbite polaire basse du système LEOSAR et satellites géostationnaires du système GEOSAR; et
stations terriennes de réception pour les deux systèmes de satellites (dénommées LEOLUT pour le système LEOSAR et GEOLUT pour le système GEOSAR).

Balises à 406 MHz

Les fréquences de la bande 406,0 - 406,1 MHz sont réservées exclusivement aux balises de détresse fonctionnant avec des systèmes par satellite. Les balises Cospas-Sarsat à 406 MHz ont été conçues pour être spécifiquement utilisées avec le système LEOSAR en vue d'en améliorer les performances par comparaison aux balises à 121,5 MHz plus anciennes. Elles sont plus perfectionnées par suite de leurs spécifications concernant la stabilité de la fréquence transmise et de l'inclusion d'un message numérique permettant la transmission de données codées telle que l'identification unique de la balise.

Une deuxième génération de balises à 406 MHz est apparue dès 1997 permettant d'inclure dans le message à 406 MHz des données de position obtenues à partir des systèmes globaux de navigation par satellite, utilisant des récepteurs internes ou externes de navigation. Cette caractéristique présente un intérêt particulier pour les alertes GEOSAR qui, autrement, ne seraient pas en mesure de fournir d'information sur la position.

Le système LEOSAR

Le système LEOSAR Cospas-Sarsat à 406 MHz utilise les satellites en orbite polaire est par conséquent soumis aux contraintes de base du fait que les satellites LEOSAR ne fournissent pas une couverture continue. L'utilisation de satellites en orbite terrestre basse se traduit par un fort effet Doppler sur le signal de la liaison montante, permettant ainsi d'utiliser les techniques de localisation Doppler. Le système LEOSAR Cospas-Sarsat à 406 MHz fonctionne avec deux modes de couverture, à savoir la couverture locale et la couverture globale.

Mode local LEOSAR à 406 MHz

Quand le satellite reçoit des signaux d'une balise à 406 MHz, le processeur de recherches et de sauvetage à bord (SARP) récupère les données numériques du signal de la balise, mesure le décalage de fréquence Doppler et relève l'heure de l'information. Le résultat de ce processus est présenté sous forme de données numériques qui sont transférées à la liaison descendante du satellite pour transmission à toute LEOLUT en visibilité. Ces données sont aussi simultanément stockées à bord du satellite pour transmission ultérieure et traitement au sol dans le mode de couverture global.

L'image ci-contre montre un satellite LEOSAR en orbite autour de la terre ; son champ de visibilité instantanée est indiqué par le cercle rouge. Dans cet exemple, la balise se trouvant dans l'Atlantique nord est dans la zone de couverture locale de la LEOLUT située sur la côte nord ouest de l'Afrique, tandis la balise située en Antarctique n'est pas.

En plus du mode local à 406 MHz fourni par l'instrument SARP à 406 MHz, un répéteur à 406 MHz installé seulement sur les satellites Sarsat peut aussi fournir un mode d'opération locale. La différence entre le SARP et le répéteur réside dans le fait que le SARP effectue en partie le traitement à bord du satellite, tandis que le répéteur ne fait que renvoyer le signal de la balise à la terre, ce qui nécessite un traitement supplémentaire au sol.

Mode global LEOSAR à 406 MHz

Le système SARP à 406 MHz fournit une couverture globale grâce au stockage, dans la mémoire du satellite, des données résultant du traitement des signaux de la balise par le processeur SARP embarqué. Le contenu de la mémoire est continuellement diffusé sur la liaison descendante du satellite. Par conséquent, chaque balise peut être localisée par toutes les LEOLUT qui reçoivent les données enregistrées, y compris par celles qui ne se trouvaient pas dans l'empreinte du satellite au moment où la balise a été détectée par le satellite. Ceci permet de fournir une couverture globale à 406 MHz ainsi qu'une redondance dans le traitement du segment sol.

L'image de droite montre un satellite LEOSAR en orbite autour de la terre en direction du pôle nord. Le cercle bleu représente le champ de visibilité du satellite dans le passé récent quand le satellite était au-dessus de la partie sud de l'Océan Atlantique. A ce point dans le temps, la balise à 406 MHz a été détectée en Antarctique par le satellite mais, comme ce dernier n'avait pas de LEOLUT dans son champ de visibilité, aucune alerte de détresse n'a pu être émise à ce moment-là. Néanmoins, le satellite a continué à émettre les données traitées associées à la balise de détresse. Lorsque le satellite est arrivé en visibilité de la LEOLUT située sur la côte nord ouest de l'Afrique, cette LEOLUT a reçu les données de la balise et transmis une alerte de détresse.

Le mode global à 406 MHz offre un avantage supplémentaire sur le mode local en ce qui concerne le temps d'alerte. Etant donné que le message de la balise est enregistré dans la mémoire du satellite qui la détecte en premier, le temps d'attente ne dépend plus de la présence simultanée de la LEOLUT et de la balise dans le champ de visibilité du satellite. Par conséquent, le temps requis pour produire des alertes peut être considérablement réduit.

Le shéma animé montre deux balises: la balise jaune est détectée en mode global seulement, et la balise rouge dans les modes local et global.

Système GEOSAR à 406 MHz

Cospas-Sarsat a démontré que les balises à 406 MHz Cospas-Sarsat pouvaient être détectées en utilisant des instruments SAR à bord de satellites géostationnaires. Le système GEOSAR est constitué de répéteurs à 406 MHz installés à bord de divers satellites géostationnaires et des installations au sol associées, appelées GEOLUT, qui traitent le signal du satellite.

Les satellites géostationnaires sont en orbite équatoriale à une altitude de 36.000 km, leur période orbitale est de 24 heures, ce qui donne l'impression qu'ils sont fixes par rapport à la terre à une latitude d'environ 0 degré (c'est-à-dire au-dessus de l'équateur). Un seul satellite géostationnaire fournit la couverture GEOSAR d'environ un tiers du globe, sauf pour les régions polaires. Par conséquent, trois satellites géostationnaires espacés régulièrement en longitude peuvent fournir une couverture continue de toutes les zones du globe comprises entre des latitudes de 70 degrés nord et 70 degrés sud.

Etant donné que les satellites GEOSAR sont fixes par rapport à la terre, la fréquence reçue n'est pas soumise à l'effet Doppler et, par conséquent, la technique de localisation Doppler ne peut pas être utilisée pour localiser les balises de détresse. Pour fournir aux équipes de recherche des informations de position, la localisation de la balise doit être:

soit acquise par la balise au moyen d'un récepteur de navigation interne ou externe et codée dans le message de la balise;
soit dérivée du système LEOSAR par traitement Doppler.

Cospas-Sarsat a démontré que les capacités de recherches et sauvetage des systèmes GEOSAR et LEOSAR étaient complémentaires. Par exemple, le système GEOSAR peut fournir une alerte presque immédiate dans l'empreinte du satellite GEOSAR, tandis que le système LEOSAR :

fournit une excellente couverture des régions polaires (qui sont au-delà de la portée des satellites géostationnaires);
peut calculer l'emplacement de la détresse au moyen des techniques Doppler; et
est moins susceptible d'être gêné par des obstructions qui pourraient bloquer le signal d'une balise dans une direction donnée étant donné que le satellite se déplace constamment par rapport à la balise.