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TUhjnbcbe - 2024/9/14 1:48:00

Cospas-Sarsat系统被称为“国际搜救卫星系统”,到目前已经有40余年的发展历程。我国正式全运行也已历经20余年,并将国际卫星搜救系统应用在航空航天、海事应用、个人活动等场景。

Cospas-Sarsat系统发展历程

Cospas-Sarsat系统最初是根据前苏联、美国、加拿大和法国各机构于年签署的谅解备忘录开发的。以提供准确、及时和可靠的遇险警报和位置数据,帮助搜救当局协助遇险人员为任务。

目标是尽可能减少向搜寻与救援服务提供遇险警报的延误,以及定位遇险和提供援助所需的事件,这对在海上或陆地上遇险的人的生存概率有直接影响。为实现这一目标,Cospas-Sarsat参与者实施、维护、协调和操作一个卫星系统,该系统能够检测来自符合Cospas-Sarsat规范和性能标准的无线电信标的遇险警报传输,并确定其在全球任何地方的位置。遇险警报和位置数据由Cospas-Sarsat参与者提供给负责搜寻与救援的服务部门。Cospas-Sarsat系统继年9月开始的示范和评估阶段成功完成后。于年宣布投入使用,而我国也于同年正式加入国际搜救卫星组织。

年7月1日,提供空间段的四个国家签署了国际Cospas-Sarsat计划协定,以确保该系统的连续性及其在非歧视基础上向所有国家提供,并于年8月30日生效。

年1月,俄罗斯政府承担了前苏联的义务。一些非该协定缔约方的国家也加入了该方案。通过与该计划的联系,各国可以提供地面接收站以增强Cospas-Sarsat遇险警报能力,或参加致力于全球范围内协调系统运行和计划管理的国际Cospas-Sarsat会议。

参与者地图

Cospas-Sarsat系统的构成

Cospas-Sarsat系统仅检测定位运行在MHz的遇险信标,由以下部分构成:

1、MHz遇险信标

在遇险情况下传输信号的遇险无线电信标(航空用ELT、海上用EPIRB和个人用PLB)。

.0-.1MHz频带中的频率专门为使用卫星系统运行的遇险信标保留,并与LEOSAR系统一起使用而设计。MHz信标对传输频率的稳定性有特定要求。包含允许传输编码数据(例如唯一信标标识)的数字消息,允许在-MHz消息中传输,由信标从全球卫星导航系统(如GPS)获取的编码位置数据,使用内部或外部的导航接收器。此功能对于GEOSAR警报特别有效,否则将无法提供位置信息。

2、三个卫星系统

低空地球轨道(LEO)上的卫星构成的LEOSAR系统

LEOSAR系统使用极轨卫星并使用多普勒处理技术计算遇险事件的位置。低空轨道卫星的使用在上行链路信号中提供了强烈的多普勒效应,从而能够使用多普勒定位技术。

多普勒处理基于以下原理工作:卫星仪器“听到”的遇险信标频率受卫星相对于信标的相对速度影响。通过监测接收到的信标信号的信标频率变化来知道卫星的确切位置,再通过LUT计算出信标的位置。

LEOSAR系统以两种覆盖模式运行,即本地覆盖和全球覆盖。

LEOSAR系统本地模式

当卫星接收到信标信号时,机载搜索和救援处理器(SARP)从信标信号中恢复数字数据,测量多普勒频移并对信息进行时间标记。该处理的结果被格式化为数字数据,并被传输到卫星下行链路的任何可见的LEOLUT。这些数据也同时存储在航天器上,供全球覆盖模式下的传输和地面处理。除了SARP仪器提供的本地模式外,中继器还可以提供本地操作模式。SARP和中继器之间的区别在于,SARP在卫星上执行一些处理,而中继器只是将信标信号反射到地球,因此需要在地面进行额外处理。

LEOSAR全球模式

-MHzSARP系统通过在航天器存储单元中存储来自信标信号的机载处理的数据来提供全球覆盖。存储器的内容在卫星下行链路上不断广播。因此,每个信标都可以被跟踪卫星的所有LEOLUT定位(即使对于在卫星检测到信标不在卫星足迹内的LEOLUT)。

在警报时间方面,全局模式还可以提供优于本地模式的额外优势。由于卫星已将检测到信标的首次消息记录在卫星储存器中,所以产生警报所需的时间可以大大减少。

地球静止轨道(GEO)上的卫星构成的GEOSAR系统

GEOSAR系统由搭载在各种地球静止卫星上的MH中继器和处理卫星信号的GEOLUT相关地面设施组成。地球静止卫星在36,公里的高度绕地球运行,轨道周期为24小时,因此在大约0度维度(即赤道上空)相对于地球看起来是固定的。除极地地区外,一颗地球静止卫星可提供全球约2三分之一的GEOSAR上行链路覆盖范围。因为,在经度上等距分布的三颗地球静止卫星可以连续覆盖大约北纬70°和南纬70°之间的全球所有区域。

GEOSAR系统覆盖区域图

中空地球轨道(MEO)上的卫星构成的MEOSAR系统

MEOSAR系统在19,至24,公里高度的中空地球轨道绕地球运行,通过提供遇险信息的传输和信标的独立定位,以近乎实时的全球覆盖范围,提供MEOSAR和GEOSAR系统的优势。

允许信标向用户提供已收到遇险信息的确认返回链路传输,允许多颗卫星同时将每条遇险消息转发到多个地面天线,从而提高检测到的可能性和位置确定的准确性。

3、本地用户终端(LUT)

地面接收站,称为本地用户终端(LUT),接收和处理卫星下行链路信号以生成遇险警报。

Cospas-Sarsat系统LUT分别为:与LEOSAR卫星星座一起运行的LEOLUT、与GEOSAR卫星星座一起运行的GEOLUT、与MEOSAR卫星星座一起运行的MEOLUT。它们为LUT运行提供所需的系统数据,为确保LUT提供的数据可靠并可供SAR社区在操作基础上使用,Cospas-Sarsat制定了LUT相应的性能规范和程序。

4、任务控制中心(MCC)

接收LUT产生的警报并将其转发给救援协调中心(RCC)、搜索和救援联络点(SPOC)或其他MCC。

大多数国家都设立了MCC,至少运营一个LUT。它们的主要功能是:从LUT和其他MCC收集、存储和分类数据;在Cospas-Sarsat系统内提供数据交换;将警报和位置数据分发给相关的RCC或SPOC。

大多数数据分为两大类:警报数据和系统信息。

警报数据是来自遇险信标的Cospas-SarsatMHz数据的通用术语。MHz信标警报数据包括信标位置和编码信息。

系统信息主要用于保持Cospas-Sarsat系统以最高效率运行,并为用户提供准确及时的警报数据。它包括卫星星历和时间校准数据,用于确定信标位置、空间和地面部分的当前状态以及操作Cospas-Sarsat系统所需的协调信息。

系统中的所有MCC都通过适当的网络互连,以分发系统信息和警报数据。为了确保数据分发的可靠性和完整性,Cospas-Sarsat制定了MCC性能规范(文件C/SA.)和MCC调试程序(文件C/SA.)。MCC运营商每年都会提供MCC运营报告。不时进行全球范围的演习,以检查所有LUT和MCC的运行状态和性能,以及数据交换程序。现全球可接收低中高轨道卫星的本地用户终端共座,任务控制中心共57套。

Cospas-Sarsat系统遇险

年,在Cospas-Sarsat系统支持下,处理遇险事件起,约人获救(航空人、海上人、个人人)。

自年成立至年12月,Cospas-Sarsat系统总共在次搜救事件中协助救援了至少人。仅在年,该系统就提供了用于在次遇险情况下营救2,人的信息。

国际

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