Transcript Nowoczesne systemy elektroniczne w nawigacji morskiej oraz

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
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
CZĘSTOTLIWOŚĆ
Punkt najbliższego
zbliżenia satelity do
radiopławy EPIRB (TCA)
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