Анализ состояния и перспектив развития российского среднеорбитального сегмента международной космической системы КОСПАС Сарсат Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Анализ состояния и перспектив развития российского среднеорбитального сегмента международной космической системы КОСПАС-САРСАТ

Основным направлением развития космической системы поиска и спасания (КСПС) является создание космического сегмента на базе среднеорбитальных ИСЗ [1 ]. В настоящее время работы по данному направлению интенсивно ведутся в России, США, Канаде и в Европе. В 2000 г. Соединенные Штаты, Европейская Комиссия и Россия начали консультации о возможности создания системы MEOSAR на базе навигационных среднеорбитальных ИСЗ GPS, ГЛОНАСС, Galileo, и использование данной системы в составе системы КОСПАС-САРСАТ.

Ступак Г.Г.,

заместитель генерального директора — генерального конструктора ОАО "Российские космические системы", д.т.н, профессор

Никушкин И.В.,

главный конструктор направления КОСПАС-САРСАТ ОАО "Российские космические системы", к.т.н.

Суринов А.С.,

начальник отдела ОАО "Российские космические системы" к.т.н., старший научный сотрудник

Рогальский В.И.,

главный научный сотрудник

ОАО "Российские космические системы",

к.т.н., доцент

Косенко В.Е.,

первый заместитель генерального директора — генерального конструктора, д.т.н, профессор

Уже первые исследования показали, что система MEOSAR обладает большими преимуществами для КСПС, а именно:

• существенное сокращение времени формирования аварийных сообщений (до 5 минут);

• глобальное покрытие Земли и одновременно независимое определение местоположения АРБ-406 с погрешностью не более 5 км в 95% случаев за 10 минут;

• возможность определять скоростные параметры перемещения АРБ, что во мно-

гих случаях сокращает время ПСО;

• возможность предоставлять дополнительные услуги (квитанции).

Принцип действия системы MEOSAR следующий (рис. 1). АРБ-406 при возникновении аварии излучают сигналы на частоте 406 МГц. Бортовые ретрансляторы, установленные на борту СО ИСЗ ретранслируют эти сигналы на несколько СПОИ СО на частоте 1544 МГц. На СПОИ СО системы MEOSAR осуществляется прием сигналов, измерения времени прихода (псевдодальности) и частоты (псевдоскорости) сигналов АРБ-406 от 2-4 ИСЗ. Далее с использованием массива измерений по всем "видимым" СО ИСЗ решается навигационная задача по определению местоположения АРБ-406.

Учитывая потенциально высокие возможности системы MEOSAR, Совет КОС-ПАС-САРСАТ принял решение провести подготовку к использованию MEOSAR в системе КОСПАС-САРСАТ и утвердил План реализации такого проекта ^^) [2]. План реализации охватывает все вопросы, которые связаны с внедрением MEOSAR в систему КОСПАС-САРСАТ, включая совместимость группировки ИСЗ MEOSAR со всеми другими системами, входящими в систему КОСПАС-САРСАТ.

Планы оснащения космического и наземного сегментов российской части программы MEOSAR представлены на рис. 2 и 3 соответственно.

Запуск первого КА "Глонасс-К" (рис. 4)

СО ИСЗ

^. ** /

. - * ** * /

СПОН-2 ^ СПОИ 1 " ' ^ • ✓

іГ * * \ \ \ ч \

/

/ МКВЦ | Иі / ^ — со ИСЗ

/ ✓ \ ж

/ . / .

/

/ / і ПСС | / \ АРБ ^ ^ / - • \

/ ..-if' \

СОІІСЗ . .. * • ч \ s. \

ь ч_ • „ \ сонсз

Рис. 1. Принцип действия системы MEOSAR

Рис. 2. План оснащения космического сегмента

Рис. 3. План оснащения наземного сегмента

с бортовым ретранслятором системы КОСПАС-САРСАТ состоялся 26 февраля 2011 г.

Летные испытания бортового радиотехнического комплекса спасания КА "Глонасс-К" проведены с 11 апреля по 14 июля 2011 г. с использованием СК ОАО "Российские космические системы".

Программа летных испытаний выполнена в полном объеме, проведена оценка технических характеристик всех восьми комплектаций канала ретрансляции БРКС.

Анализ результатов обработки измерений показал высокую эффективность функционирования БРКС:

1. Характеристики бортового ретранслятора соответствуют требованиям ТЗ.

2. Ретранслятор сигналов АРБ-406 на КА "Глонасс-К" может быть использован на этапе "Демонстрации и оценки" среднеорбитального сегмента КОСПАС-САРСАТ

(по заключению Объединенного комитета КОСПАС-САРСАТ).

В настоящее время в ОАО "Российские космические системы" начаты работы по созданию системы передачи "квитанций" с использованием КА "Глонасс-К". В данной системе будет реализован режим "квитирования" аварийных сообщений (обратная связь-RLS).

В состав системы передачи "квитанций" входят:

— бортовой радиокомплекс спасания (БРКС) (входит функционально);

— центр "квитанций";

— передатчики "квитанций";

— АРБ-406 (входит функционально).

Обобщенная структурная схема системы передачи "квитанций" с учетом ее взаимодействия с другими подсистемами приведена на рис. 5.

Для реализации режима "квитирования"

аварийных сообщений в Российском среднеорбитальном сегменте системы КОСПАС-САРСАТ будут реализованы следующие технические решения:

1. Для передачи "квитанций" объектам, терпящим бедствие предлагается использовать сигнал диапазона L1 ГНСС ГЛОНАСС открытого доступа с кодовым разделением L10C.

2. В составе потока цифровой информации сигнала L10С для передачи "квитанции" выделяется 920 информационных бит за 1 минуту (5 строк в минуту). Строка может содержать две "квитанции" системы КОС-ПАС-САРСАТ объемом 92 бит. Для обеспечения унификации и совместимости с системой передачи "квитанций" SAR/Gаlileo в российской системе передачи "квитанций" на первых КА Глонасс-К используются 80 бит, а 12 бит находятся в резерве Главного конструктора для передачи обобщенной

Рис. 4. Первый КА "Глонасс-К" с бортовым ретранслятором системы КОСПАС-САРСАТ

Рис. 5. Обобщенная структурная схема система передачи "квитанций"

Информационная строка навигационного кадрі (184 бит)

Кінтакцкх№1 (80 бит) Ргіері ГК (12бкт) Кіктіхцкл №2 (80бит) Резері ГК (12 бит)

ВеасопШ (60 бит) КС (4 бит) Икф отПСС (Іббнт) ВеасопЮ (60 бит) КС (4 бит) Инф отПСС (16бит)

Рис.6- Размещение "квитанций" в навигационном кадре

Рис7. Обобщенная структурная схема бортового радиокомплекса

Рис. 8. Зона обслуживания системы передачи "квитанций" при размещении двух ПРД КВТ в городах Москва и Находка

телеметрической информации о прохождении "квитанций" в бортовом радиокомплексе.

Размещение "квитанций" в навигационном кадре представлено на рис. 6.

Предполагаемые параметры системы передачи квитанции 405,9 МГц "КВТ":

• Частота 405,9 ± 0,05 МГЦ;

• Поляризация — правая;

• Мощность — 5 Вт;

• Скорость передачи — 50 бит/ с;

• Модуляция — фазовая с индексом модуляции Qm = 0-180°;

• Объем сообщения с квитанцией — 127 бит;

• Длина квитанции — 80 бит.

Основные задачи бортового радиокомплекса:

• ретрансляция сигналов от АРБ-406;

• прием и выделение квитанций (КВТ), их запоминание;

• обработка квитанций и передача их в БЦВМ КА ГЛОНАСС-К.

Обобщенная структурная схема бортового радиокомплекса приведена на рис. 7.

Предполагается получение следующих основных технических характеристик системы:

— количество потребителей (АРБ-КВ) > 1000000;

— возможность обслуживания одновременно до 100 АРБ-406;

— оперативность доставки квитанций < 10 мин.;

— показатель глобальности ^), численно равный отношению площади зоны обслуживания системы передачи "квитанций" к площади поверхности Земного шара = 0,81 (при размещении на первом этапе двух ПРД КВТ в городах Москва и Находка).

Зона обслуживания системы передачи "квитанций" представлена на рис. 8.

Планируется обеспечить совместимость с аналогичной системой с использованием ГНС "Галилео" по структуре и форматам передаваемых "квитанций".

Выводы

1. Основным направлением развития космической системы поиска и спасания является создание космического сегмента на базе среднеорбитальных ИСЗ. Анализ результатов обработки измерений показал

высокую эффективность функционирования БРКС на первом КА "Глонасс-К". Характеристики бортового ретранслятора соответствуют требованиям ТЗ. Ретранслятор сигналов АРБ-406 может быть использован на этапе "Демонстрации и оценки" среднеорбитального сегмента КОСПАС-САРСАТ.

2. В Российском среднеорбитальном сегменте системы КОСПАС-САРСАТ будут применимы технические решения для реализации режима "квитирования" аварийных сообщений. Планируется обеспечить совместимость с аналогичной системой с использованием ГНС "Галилео" по структуре и форматам передаваемых "квитанций".

Литература

1. Информационный бюллетень КОСПАС-САРСАТ. №24, февраль 2012 г. Издано Секретариатом КОСПАС-САРСАТ, г. Монреаль, Канада.

2. План реализации системы MEOSAR COSPAS-SARSAT, работающей с АРБ 406 МГц. C/S R.012. Выпуск 1 — Редакция 5. Октябрь 2009 г.