Cospas - Sarsat

Cospas - Sarsat

Międzynarodowy satelitarny

system poszukiwania i

ratownictwa

Od 1982 r.

Koncepcja

systemu

Koncepcja

systemu

2



radiopław transmitujących sygnały w niebezpieczeństwie:

◦

ELT dla lotnictwa

◦

EPIRB dla statków

◦

PLB dla użytku osobistego



instrumentów na pokładach satelitów geostacjonarnych i
niskich orbit ziemskich odbierających sygnały z
radiopław;



naziemnych stacji odbiorczych -

Local User Terminal

(LUT)

, które odbierają i przetwarzają sygnały z satelity

oraz generują alarm;



Ośrodków kontrolnych misji -

Mission Control Center

(MCC)

, które odbierają alarmy z LUT i przekazują je do

centrów koordynacji ratownictwa

Rescue Coordination

Center (RCC)

,

punktów kontaktowych SAR

-

Search and

Rescue Points Of Contacts (SPOC)

i innych ośrodków

koordynacji.

System zbudowany jest z:

3



satelity na niskich orbitach tworzące
system

LEOSAR



satelity na orbitach geostacjonarnych
tworzące system

GEOSAR

System Cospas – Sarsat zawiera
dwa typy satelitów

4

Satelity Geosar i Leosar

Satelity Geosar i Leosar

5

System

GEOSAR

zapewnia prawie

natychmiastowe alarmowanie w swoim zasięgu,

podczas gdy system LEOSAR:



zapewnia pokrycie rejonów polarnych (poza
zasięgiem systemu geostacjonarnego);



zapewnia określanie pozycji w niebezpieczeństwie
używając technik opartych na zjawisku Dopplera;



jest mniej podatny na zasłanianie sygnału przez
przeszkody mogące blokować sygnał w
niebezpieczeństwie (ponieważ satelity poruszają
się w stosunku do radiopławy).

System GEOSAR i LEOSAR

wzajemnie uzupełniają się.

System GEOSAR i LEOSAR

wzajemnie uzupełniają się.

6

Zakres pracy systemu

Kanał

LEOSAR

GEOSAR

406 MHz

Zapewniona

identyfikacja i lokalizacja

radioboi w zasięgu

globalnym, ale nie w

systemie ciągłym.

Identyfikacja radioboi.

Możliwa informacja o

lokalizacji gdy

zakodowana w sygnale

(location protocol

beacon)

Prawie ciągłe

alarmowanie.

121.5 MHz

Lokalizacja radioboi.

Brak identyfikacji.

Pokrycie lokalne.

 NIE

OBSŁUGUJE

!!!

7

Przetwarzanie
sygnału radioboi
121.5 MHz zostało
zakończone
01.02.2009 r.

8

Koncepcja systemu

Koncepcja systemu

9

Satelity Geosar i Leosar

Satelity Geosar i Leosar

10



System GEOSAR składa się z powtarzaczy
sygnału 406 MHz na pokładach 4 satelitów
geostacjonarnych i połączonych urządzeń
lądowych (GEOLUTs) przetwarzających sygnał.



Ponieważ satelity GEOSAR pozostają na stałych
pozycjach w stosunku do Ziemi

nie występuje

zjawisko Dopplera

i nie można wykorzystać

dopplerowskich technik lokalizacji sygnału
w niebezpieczeństwie.

Geostacjonarny system poszukiwania i
ratowania Cospas-Sarsat (GEOSAR)

Geostacjonarny system poszukiwania i
ratowania Cospas-Sarsat

(GEOSAR)

11

Aby zapewnić rozbitkom możliwość
określenia ich pozycji przez satelity, taka
informacja może być:



pobierana przez pławę z zewnętrznego lub
wewnętrznego systemu nawigacyjnego i
zakodowana w sygnale pławy;



otrzymana (z możliwym opóźnieniem) z
systemu LEOSAR

Geostacjonarny system poszukiwania i
ratowania Cospas-Sarsat (GEOSAR)

Geostacjonarny system poszukiwania i
ratowania Cospas-Sarsat (GEOSAR)

12

Pokrycie Geosar

Pokrycie Geosar

13



Lądowe stacje GEOLUT otrzymują i
przetwarzają sygnał radioboi 406 MHz
powtarzany przez satelity GEOSAR.



W związku z dużym pokryciem
systemu zdolne są do prawie ciągłego
alarmowania na olbrzymich
obszarach.

14

GeoLUT

GeoLUT



Stacje GeoLUT nie są w stanie określić
pozycji w niebezpieczeństwie.



Dlatego boje 406 MHz z protokołem
lokalizacyjnym transmitują zakodowane
dane o pozycji zapewniając w ten sposób

„quasi-real time”

alarmowanie z

informacjami o pozycji przez system
GEOSAR.

15

GeoLUT

GeoLUT

GeoLUT

GeoLUT

16

LEOSAR

LEOSAR

17

Pokrycie systemu

LEOSAR

Pokrycie systemu

LEOSAR

18

System Cospas-Sarsat LEOSAR zapewnia
globalne pokrycie dla boi 406 MHz oraz
pokrycie większości obszarów lądowych dla
boi 121.5 MHz.
Obszar zielony (poprzedni slajd) oznacza
obszary, gdzie przelatujący satelita może
być widziany przez stacje LeoLUT.
Jest także przybliżonym obszarem pokrycia
systemu dla boi 121.5 MHz.

19

W systemie Cospas-Sarsat występują
dwa rodzaje stacji lądowych:

◦

współpracujące z satelitami LEOSAR,
określane jako

LEOLUTs

◦

współpracujące z satelitami GEOSAR,
określane jako

GEOLUTs

Local User Terminals
(LUTs)

Local User Terminals
(LUTs)

20



Konfiguracja i zdolności każdej stacji LEOLUT
może być różna, aby spełnić specyficzne
wymogi partycypujących krajów.



Format sygnału satelitów Cospas i Sarsat
LEOSAR zapewnia kompatybilność satelitów i
stacji naziemnych zgodnie ze specyfikacją
systemu.

Stacje naziemne
LeoLUT

Stacje naziemne
LeoLUT

21



Zdolność (wydajność) systemu LEOLUT jest
zapewniona przez kanały satelitarne
przeznaczone do przesyłania sygnałów.



Do przesyłania i przetwarzania sygnałów
mogą być używane 4 kanały. Część
satelitów obsługuje wszystkie kanału, część
tylko niektóre z nich.

LEOLUTs

LEOLUTs

22



Satelitarny kanał 406 MHz

Search and

Rescue Processor (SARP)

transmituje

otrzymane z boi dane 406 MHz częściowo
przetworzone przez satelitę w celu
identyfikacji, ustalenia czasu transmisji i
częstotliwości każdego pakietu informacji
z boi.



Dzięki pamięci kanału SARP, kanał taki
zapewnia globalne (jeszcze nie ciągłe)
pokrycie dla pław pracujących na
częstotliwości 406 MHz.

LEOLUTs

LEOLUTs

23



Kanał powtarzający 406 MHz -

Search and

Rescue Repeater (SARR)

otrzymuje pakiet

transmisyjny boi 406 MHz

i natychmiast

retransmituje go.



Ponieważ brak jest pamięci dla kanału
powtarzającego ten typ przetwarzania danych
obsługuje

tylko lokalne pokrycie

(boja i

LeoLUT muszą byś jednocześnie widoczne dla
satelity przez pewien okres czasu).



Ponieważ satelity

nie przetwarzają

danych

całość przetwarzania wykonywana jest przez
stacje naziemne (LeoLUT).

LEOLUTs

LEOLUTs

24



Kanały powtarzające 121.5 MHz i 243 MHz
(

Search and Rescue Repeater - SARR

)

pracują w sposób podobny do kanału
406 MHz SARR



ale boje

121.5

i

243

 MHz nie zawierają

informacji o
lokalizacji

!!!!!!!!

LEOLUTs

LEOLUTs

25



Dla sygnałów (

do 2009 r. 121.5 MHz

),

243 MHz i 406 MHz

(otrzymanych przez

odpowiedni kanał SARR)

każda

transmisja jest wykrywana

i przeliczane

są informacje dopplerowskie.



Pozycja boi określana jest używając
tych danych.



Dla boi 406 MHz stacja LUT jest w
stanie dostarczyć informacji
identyfikacyjnych.

LEOLUT
s

LEOLUT
s

26

Częstotliwości 406.0 -
406.1 MHz są
zarezerwowane
wyłącznie dla boi
EPIRB
współpracujących z
systemami
satelitarnymi.

27

Cospas-Sarsat, system 406

MHz

Cospas-Sarsat, system 406

MHz

Boje 406 MHz systemu Cospas –
Sarsat zostały specjalnie
zaprojektowane do pracy z
systemem LEOSAR aby zapewnić
zwiększone możliwości

w

porównaniu ze starszymi bojami
121.5 MHz.

28

Cospas-Sarsat, system 406

MHz

Cospas-Sarsat, system 406

MHz

29

Radiopławy EPIRB 406 MHz

Radiopławy EPIRB 406 MHz

Są bardziej wyrafinowane w związku
ze specyficznymi wymogami

stabilności częstotliwości
nadawania

i zawartości cyfrowej

wiadomości

pozwalającej na

transmisję zakodowanych unikalnych
danych identyfikacyjnych.

30

Radiopławy EPIRB 406 MHz

Radiopławy EPIRB 406 MHz

Obecnie stosowane EPIRB 406 MHz (druga
generacja)

pozwalają na transmisję

pozycji w niebezpieczeństwie

z

zewnętrznego lub wewnętrznego odbiornika
nawigacyjnego.

Ta cecha jest szczególnie ważna dla
alarmów GEOSAR, który to system nie
może w inny sposób określić pozycji w
niebezpieczeństwie.

31

Radiopławy EPIRB 406 MHz

Radiopławy EPIRB 406 MHz

System 406 MHz LEOSAR

System 406 MHz LEOSAR

System Cospas-Sarsat
406 MHz LEOSAR
pracuje w 2 trybach:
lokalnym i globalnym.

Użycie satelitów orbitujących
na niskich wysokościach daje
silny efekt Dopplera
umożliwiający zastosowanie
dopplerowskich technik
pozycjonowania

System Cospas-Sarsat 406 MHz
LEOSAR używa tych samych
satelitów na orbitach
biegunowych co system
121.5 MHz i dlatego operuje z
tymi samymi ograniczeniami
wynikającymi

z braku ciągłego

pokrycia

zapewnianego przez

satelity systemu LEOSAR (ale o
rozszerzonych możliwościach
technicznych).

32

406 MHz LEOSAR - tryb lokalny

406 MHz LEOSAR - tryb lokalny

Informacje są
równocześnie zapisywane
w satelicie do dalszej
transmisji i lądowego
przetwarzania w trybie
globalnym.

Informacje są
równocześnie zapisywane
w satelicie do dalszej
transmisji i lądowego
przetwarzania w trybie
globalnym.

Tryb lokalny

Tryb lokalny

o

Kiedy satelita otrzymuje
sygnał boi 406 MHz,
Search and Rescue
Processor (SARP) mierzy
efekt Dopplera.

o

Wynik transmitowany
jest do widzialnej stacji
LEOLUT.

33

406 MHz LEOSAR - tryb lokalny

406 MHz LEOSAR - tryb lokalny

… podczas, gdy boja w
Antarktyce znajduje się
poza nim.

… podczas, gdy boja w
Antarktyce znajduje się
poza nim.

Rysunek ukazuje
satelitę LEOSAR z
jego polem
„widzenia”.

Rysunek ukazuje
satelitę LEOSAR z
jego polem
„widzenia”.

W tym przypadku
zlokalizowana boja jest
w lokalnym zasięgu
LEOLUT znajdującej się
w Afryce Pn.,

34

406 MHz LEOSAR – tryb lokalny

406 MHz LEOSAR – tryb lokalny

SAR Processor

SAR Processor

SAR Repeater

SAR Repeater

W dodatku do trybu
lokalnego
zapewnianego przez
instrumenty SARP,

tylko na satelitach
SARSAT

powtarzacz

sygnału 406 MHz
zapewnia globalny
zasięg.

Różnica pomiędzy SARP
a powtarzaczem jest
taka, że SARP
przetwarza część
danych na pokładzie,
podczas gdy
powtarzacz po prostu
przekazuje sygnał na
Ziemię, dlatego
wymaga dodatkowego
przetwarzania na lądzie.

35



System 406 MHz SARP zapewnia globalne
pokrycie przez przechowywanie
przetworzonych danych z boi w pamięci.



Zawartość pamięci jest stale transmitowana.



Dlatego każda boja może być zlokalizowana
przez wszystkie LEOLUT które śledzą satelitę.

(nawet LEOLUT które nie były w zasięgu satelity
w momencie wykrycia boi).



Zapewnia to globalny zasięg 406 MHz i
zbędność przetwarzania w segmencie lądowym.

36

406 MHz LEOSAR – tryb globalny

406 MHz LEOSAR – tryb globalny

406 MHz LEOSAR – tryb globalny

406 MHz LEOSAR – tryb globalny

Ale satelita ciągle
transmituje przetworzone
dane, a sygnał alarmowy
na lądzie będzie
wygenerowany, gdy w
zasięgu widzialności
satelity znajdzie się
stacja LEOLUT w Afryce

Kolor niebieski – boja
wykryta w czasie
przelotu nad Antarktyką.

Ponieważ nie było
widocznych LEOLUT,
sygnał alarmowy na lądzie
nie mógł być
wygenerowany w tym
czasie.

37

38

406 MHz LEOSAR – tryb globalny

406 MHz LEOSAR – tryb globalny



Satelity geostacjonarne orbitują na wysokości
36 000 km, z okresem orbitowania 24
godziny, w ten sposób pozostają stałe w
stosunku do Ziemi na szerokości ok. 0°
(równik).



Pojedynczy satelita pokrywa 1/3 powierzchni
Ziemi z wyjątkiem rejonów polarnych.



Dlatego trzy satelity równo rozmieszczone
(λ) zapewniają stałe pokrycie kuli ziemskiej
pomiędzy ok. 70° N i 70°S

39

System 406 MHz GEOSAR

System 406 MHz GEOSAR

System 406 MHz LEOSAR

… doskonałe pokrycie
rejonów polarnych

… lokalizacja z użyciem
technik dopplerowskich

40

Konfiguracja segmentu
kosmicznego

LEOSAR

GEOSAR



satelity na niskich
orbitach biegunowych
(LEOSAR)



satelity
geostacjonarne
(GEOSAR).

41

Konfiguracja segmentu
kosmicznego

LEOSAR

4 satelity LEO



Nominalna konfiguracja: 4 satelity ( 2
Cospas i 2 Sarsat).



Rosja dostarcza 2 satelity Cospas
(wysokość 1000 km, obsługujące

121.5 MHz

i 406 MHz).



USA dostarcza 2 satelity
meteorologiczne (NOAA) Sarsat
(wysokość 850 km, obsługujące

121.5 MHz

i 406 MHz, wyposażone

przez Kanadę i Francję).



Każdy satelita okrąża Ziemię w ok. 100
min. z prędkością 7 km/s



Satelity „widzą” obszar ok. 6000 km
szerokości



Widziany z Ziemi satelita przecina
niebo w około 15 min.

42

Segment kosmiczny GEOSAR

GE

OSA

R

GE

OSA

R

Konstelacja GEOSAR składa się z satelitów
dostarczonych przez USA (seria GOES), Indie
(seria INSAT) i EUMETSAT (seria MSG).

43

44

W większości krajów posiadających przynajmniej
jedną stację LUT ustanowiono centra kontroli misji .

Ich główne funkcje to:



zbieranie, magazynowanie i sortowanie danych z
LUT i innych

MCC



zapewnienie wymiany danych z systemem Cospas-
Sarsat



dystrybucja alarmów i danych lokalizacyjnych do
odpowiednich

RCC

lub

SPOC

(SAR Point of Contact)

45

Centra kontroli misji

Mission Control Centres (MCCs)

Centra kontroli misji

Mission Control Centres (MCCs)

46

Prowadzone są ogólnoświatowe ćwiczenia w
celu sprawdzenia statusu operacyjnego i
sprawności wszystkich

LUT

i

MCC

oraz

procedur wymiany danych.



Od 1982 r. system pomógł ratować 20 531
osób w 5 752 sytuacjach.



W 2005 r. informacje z systemu były użyte do
ratowania 1881 osób w 452 sytuacjach
pokazanych na mapie.

47

Cospas-Sarsat Distress Alerts

Cospas-Sarsat Distress Alerts

48

„Cospas-Sarsat” - uczestnicy
systemu



cztery strony

„The Cospas-Sarsat

International Programme Agreement”

(Kanada, Francja, Rosja i USA);



25 krajów, dostawców segmentów
lądowych;



9 krajów użytkowników;



2 organizacje.

49

Cospas-Sarsat” - uczestnicy
systemu

System Cospas-Sarsat System zapewnia
system alarmowania dla następujących
typów boi:



Emergency Locator Transmitters (ELTs) dla
lotnictwa;



Emergency Position-Indicating
Radiobeacons (EPIRBs) dla statków;



Personal Locator Beacons (PLBs) dla innych
celów.

50

EPIRB / ELT / PLB

EPIRB / ELT / PLB

Użycie ręcznie lub
automatycznie
aktywowanych boi w
wypadku lotniczym lub
morskim redukuje czas do
zaalarmowania odpowiednich
władz i końcowej lokalizacji
miejsca wypadku przez
zespół ratunkowy.

51

EPIRB / ELT / PLB

EPIRB / ELT / PLB



Satelity Sarsat (ale nie Cospas lub GEOSAR)
obsługują także częstotliwość 243 MHz.



Boje 243 MHz mają podobną
charakterystykę do boi 121.5 MHz
(wycofanych w 2009 r.).

52

EPIRB / ELT / PLB

EPIRB / ELT / PLB

Rozwój nowej generacji boi 406 MHz
rozpoczął się już na początku
projektu Cospas-Sarsat.

Projektowane były specjalnie do
wykrywania satelitarnego i
lokalizacji z użyciem technik
dopplerowskich.

53

Boje 406 MHz

Boje 406 MHz

Zapewniają:



zwiększoną dokładność lokalizacji i eliminację
niejednoznaczności;



zwiększone możliwości systemu (np. zdolność
przetwarzania sygnałów większej ilości boi
transmitujących równocześnie w polu widzenia
satelity);



globalne pokrycie;



unikalną identyfikację każdej boi.

54

Boje 406 MHz

Boje 406 MHz

 

Zmiana z 1988 r. do konwencji

SOLAS ustanawiająca system

GMDSS (Global Maritime Distress
and Safety System)

zobowiązuje

statki o pojemności 300 i więcej GT
do posiadania

Satellite

Emergency Position Indicating
Radio Beacon

(EPIRB).

(wymóg od 01.08.1993 r.)

55

Wymogi instalacji

Wymogi instalacji

IM

O

IM

O

 



406 MHz EPIRB spełnia wymogi

alarmowania systemu GMDSS;



121.5 MHz EPIRB

nie spełniała

wymogów

, ponieważ nie było

zapewnione globalne pokrycie na tej
częstotliwości.

56

Wymogi instalacji

Wymogi instalacji

IM

O

IM

O

 

ICAO zaleca, aby od 2005 r.
wszystkie samoloty podlegające
Konwencji ICAO uprawiające loty
międzynarodowe posiadały

Emergency Locator
Transmitter (ELT)

operujący na

częstotliwości 406 MHz, dla
zgodności z systemem Cospas-
Sarsat, oraz 121,5 MHz dla celów
lokalnych.

57

Wymogi instalacji

Wymogi instalacji

ICAO

ICAO

 
 

Istnieją także różne wymogi krajowe
dotyczące instalacji ELT/EPIRB na
różnych jednostkach (nie
konwencyjnych)

Niektóre kraje wymagają posiadania 406
MHz Personal Locator Beacon (PLB) na
lądzie, w odległych, surowych rejonach.

58

Wymogi instalacji

Wymogi instalacji

Wymogi krajowe

Wymogi krajowe

 



 Duża ilość boi 121.5 MHz została
zainstalowana na pokładach lekkich
prywatnych samolotów dobrowolnie
lub na skutek wymogów krajowych.



Użytkownicy ci powinni rozważyć
zastąpienie ich bojami 406 MHz w
związku z zakończeniem obsługi tej
częstotliwości od 01.02.2009 r.

59

Wymogi instalacji

Wymogi instalacji

Wymogi krajowe

Wymogi krajowe



Wymogi systemu Cospas-Sarsat dla

EPIRB 406 MHz

i

LEOLUT

wprowadzają

opcjonalne

kodowanie informacji o

pozycji w transmitowanym sygnale.



Boje z takimi możliwościami określane
są jako

location protocol beacons

(boje z protokołem lokacyjnym).

60

Kodowanie danych pozycyjnych w sygnałach

EPIRB 406 MHz

(Location Protocol Beacons)

Kodowanie danych pozycyjnych w sygnałach

EPIRB 406 MHz

(Location Protocol Beacons)

Protokół dostępny jest dla wszystkich
kategorii użytkowników:

o

morskich EPIRB;

o

lotniczych ELT;

o

lądowych PLB;

o

jest kompatybilny ze wszystkimi
satelitami Cospas-Sarsat (GEO, LEO)
oraz elementami segmentu lądowego.

61

Kodowanie danych pozycyjnych w sygnałach

EPIRB 406 MHz

(Location Protocol Beacons)

Kodowanie danych pozycyjnych w sygnałach

EPIRB 406 MHz

(Location Protocol Beacons)

Ponieważ boje z protokołem
lokacyjnym określają i transmitują
swoją pozycję, zdolne są zapewnić

natychmiastowe

alarmowanie i

dostarczenie informacji lokacyjnych
przez geostacjonarne elementy
systemu Cospas-Sarsat.

62

Kodowanie danych pozycyjnych w sygnałach

EPIRB 406 MHz

(Location Protocol Beacons)

Kodowanie danych pozycyjnych w sygnałach

EPIRB 406 MHz

(Location Protocol Beacons)



Boje

bez protokołu lokacyjnego

zapewniają alarmowanie przez satelity
GEO i LEO.



Lokalizowane są przez satelity LEO
przy użyciu dopplerowskich technik
określania pozycji.

63

Kodowanie danych pozycyjnych w sygnałach

EPIRB 406 MHz

(Location Protocol Beacons)

Kodowanie danych pozycyjnych w sygnałach

EPIRB 406 MHz

(Location Protocol Beacons)

64

AKTUALNE PRACE

NAD ROZWOJEM

SYSTEMU COSPAS -

SARSAT

AKTUALNE PRACE

NAD ROZWOJEM

SYSTEMU COSPAS -

SARSAT

System MEOSAR

System MEOSAR

Zasięg MEOSAR i
LEOSAR



MEOSAR –
Medium Earth
Orbit Satellites



h= 20 000 km



Sytemy GPS,
Glonass,

Galileo

65

Satelity MEO mają większy
obszar widzenia niż LEO (prawie
taki jak satelity GEO), wolno
poruszają się wokół Ziemi
zapewniając długi czas pokrycia
także w rejonach polarnych.



ciągły i światowy zasięg;



pewniejszy odbiór sygnałów boi poprzez
zwielokrotnione ścieżek;



prawie ciągłe wykrywanie i lokalizację pław;



zdolność do śledzenia pław poruszających
się na tratwach (dryfujących) i samolotach
nawet przed wypadkiem.

66

Wprowadzenie systemu MEOSAR

zapewni:

Wprowadzenie systemu MEOSAR

zapewni:

Konstelacja satelitów MEOSAR

Konstelacja satelitów MEOSAR



Dzięki dużej ilości satelity
systemu MEOSAR będą
zapewniały całkowite i
ciągłe pokrycie kuli
ziemskiej z różnymi
kątami widzenia satelitów
tak, że nie będzie
znaczącym zasłanianie
sygnału przez elementy
lądu (wysoki brzeg np.
fiordy w Norwegii).

67