Система Коспас-Сарсат 406 МГц

Система Коспас-Сарсат 406 МГц включает в себя:

радиобуи 406 МГц на борту морских судов (АРБ=EPIRBs), воздушных судов (АРМ=ELTs) или используемые в качестве персональных радиобуев (ПРБ=PLBs);
приполярные низкоорбитальные спутники системы НССПС и геостационарные спутники системы ГССПС; и
СПОИ для cпутниковых систем (НИОСПОИ для системы НССПС и ГЕОСПОИ для системы ГССПС).

Радиобуи 406 МГЦ

Частоты в диапазоне 406,0 – 406,1 МГц были специально выделены для аварийных радиобуев, работающих со спутниковыми системами.

Радиобуи Коспас-Сарсат 406 МГц были специально разработаны для использования в системе НССПС, улучшив характеристики по отношению к радиобуям старого типа 121,5 МГц. Они более сложные из-за специфических требований по стабильности передаваемой частоты и использования цифрового сообщения, которое позволяет передавать закодированные данные, в том числе уникальный идентификатор радиобуя.

Начиная с 1997 г. стало возможным использование радиобуев 406 МГц второго поколения, которые позволяют передавать в сообщении 406 МГц закодированную информацию о местоположении, полученную радиобуем от глобальных навигационных спутниковых систем путем использования внутреннего или внешнего навигационного приемника. Данный тип радиобуев особенно вписывается в систему ГССПС, которая иначе не способна передавать информацию о местоположении.

Система НССПС 406 МГЦ

Система Коспас-Сарсат НССПС 406 МГц использует те же самые приполярные спутники, что и система 121,5 МГц, и поэтому имеет те же основные ограничения, которые являются результатом не непрерывной зоны видимости спутников НССПС. В то же время она имеет значительно улучшенные характеристики из-за использования более совершенных радиобуев 406 МГц. Использование низкоорбитальных спутников позволяет иметь хороший Доплеровский эффект для сигнала Земля-борт, чтобы использовать метод Доплеровского определения координат для локализации радиобуев. Система Коспас-Сарсат 406 МГц работает в двух режимах: местном и глобальном.

Местный режим на частоте 406 МГц

Когда на спутник поступают сигналы 406 МГц, бортовой процессор обработки сигналов поиска и спасания (ПОСПС) выделяет цифровые данные из сигнала радиобуя, измеряет Доплеровский сдвиг частоты и синхронизирует информацию. В результате формируются цифровые данные для передачи на любую НИОСПОИ в зоне видимости спутника. Параллельно данные запоминаются на борту спутника для последующей их передачи и обработки в глобальном режиме.

На диаграмме слева представлен спутник НССПС на орбите вокруг Земли. Красным цветом показана его мгновенная зона видимости. В данном примере радиобуй, расположенный в районе Северной Атлантики, находится в местной зоне видимости НИОСПОИ, которая базируется на северо-западном побережье Африки. При этом радиобуи в Южной Америке и Африке не попадают в указанную зону видимости.

В дополнение к местному режиму 406 МГц, обеспечиваемому ПОСПС 406 МГц, на спутниках Сарсат установлены ретрансляторы 406 МГц, которые также реализуют местный режим работы на частоте 406 МГц. Разница между ПОСПС и ретранслятором состоит в том, что ПОСПС выполняет ряд операций на борту спутника, в то время как ретранслятор просто передает сигналы радиобуя на Землю и при этом требуется дополнительная наземная обработка.

Глобальный режим на частоте 406 МГц

ПОСПС 406 МГц обеспечивает глобальный режим работы путем хранения данных, полученных после первичной обработки сигналов от радиобуев 406 МГц. Информация из памяти постоянно сбрасывается по спутниковому каналу Земля-борт. Поэтому каждый радиобуй может быть локализован всеми работающими НИОСПОИ, которые отслеживают данный спутник (даже теми НИОСПОИ, которые не находились в зоне видимости спутника в момент обнаружения им радиобуя). Таким образом осуществляется глобальный режим работы на частоте 406 МГц и избыточная обработка аварийной информации наземными станциями.

Диаграмма справа показывает движение спутника НССПС вокруг Земли в направлении северного полюса. Голубой круг представляет зону видимости спутника в момент прохождения спутником района южной части Атлантического океана. В этот момент спутник обнаружил радиобуй 406 МГц в южном районе Южной Америки. Поскольку в зоне видимости спутника не было НИОСПОИ, аварийное сообщение не могло быть принято в этот момент наземными станциями. Тем не менее спутник продолжал передавать обработанные данные по аварийному включению радиобуя. Когда НИОСПОИ в северо-западной части Африки оказалась в зоне видимости спутника, то данная НИОСПОИ получила информацию о радиобуе и сгенерировала аварийное сообщение.

Глобальный режим 406 МГц также дает дополнительное преимущество перед местным режимом в отношении времени передачи аварийного сообщения. Поскольку сообщение радиобуя запоминается в памяти спутника при первом его проходе, когда радиобуй обнаружен, время ожидания не зависит от того, когда спутник достигнет одновременной зоны видимости с НИОСПОИ и радиобуем. В результате этого время для выдачи аварийного сообщения может быть значительно снижено.

Анимационный рисунок изображает два радиобуя: желтый детектируется только в глобальном режиме, красный - как в местном, так и в глобальном режимах.

Система ГССПС 406 МГц

Система Коспас-Сарсат наглядно показала, что существующее поколение радиобуев 406 МГц, получивших одобрение типа Коспас-Сарсат, может быть обнаружено при использовании инструментария поиска и спасания, установленного на борту геостационарных спутников. Система ГССПС включает в себя ретрансляторы 406 МГц на борту геостационарных спутников и соответствующее наземное оборудование, называемое ГЕОСПОИ, которое обрабатывает сигналы, принятые от спутников.

Орбита геостационарного спутника находится на высоте около 36 тыс. км от поверхности Земли и период обращения спутника составляет 24 часа. Тем самым, геостационарный спутник неподвижен по отношению к земной поверхности и расположен примерно на широте 0 градусов (т.е. над экватором). Одиночный геостационарный спутник обеспечивает зону видимости Земля-борт размером примерно с треть земного шара, которая не включает полярные районы. В связи с этим, три геостационарных спутника, равномерно расположенных по долготе, могут обеспечить полную зону видимости всех районов Земли примерно между 70 градусами северной широты и 70 градусами южной широты.

Поскольку геостационарный спутник остается неподвижным по отношению к поверхности Земли, то для принимаемого сигнала отсутствует Доплеровский эффект и определение местоположения радиобуя по Доплеровскому методу невозможно. Для поисково-спасательных служб информация о местоположении радиобуя должна быть либо:

представлена самим радиобуем от его внутреннего или внешнего навигационного приемника путем кодирования координат в сообщении радиобуя, или
получена в результате Доплеровской обработки от системы НССПС.

Система Коспас-Сарсат наглядно показала, что элементы системы ГССПС и НССПС дополняют друг друга. К примеру, система ГССПС может подать почти мгновенный сигнал бедствия в зоне видимости геостационарного спутника, в то время как система НССПС:

покрывает полярные районы (которые находятся вне видимости геостационарных спутников);
может рассчитать положение аварии с использованием метода Доплеровского определения координат; и
поскольку спутники постоянно находятся в движении по отношению к радиобую, то система НССПС менее чувствительна к препятствиям, которые могут блокировать сигнал радиобуя в данном направлении.