Mezinárodní program Cospas -Sarsat - International Cospas-Sarsat Programme

Mezinárodní program Cospas-Sarsat
Logo Cospas-Sarsat v2 3D.png
Založeno 1. července 1988 (podepsána konečná dohoda; předchozí memoranda o porozumění podepsána 23. listopadu 1979 a 5. října 1984)
Typ Mezivládní organizace
Hlavní sídlo Montreal , Quebec , Kanada
Členství
45 států
a agentur „účastníků“
Oficiální jazyky
Angličtina
Francouzština
Ruština
Vedoucí sekretariátu
Steven Lett
Předseda Rady (rotující)
 Bruno Chazal (Francie)
webová stránka www .cospas-sarsat .int
Logo dědictví
Logo používané do roku 1992

International Cospas-Sarsat Program je satelitní pomáhal pátrací a záchranné iniciativa (SAR). Je organizována jako smlouva na bázi, neziskové , mezivládní , humanitární družstvo z 45 zemí a agentur (viz INFOBOX). Je určen k detekci a lokalizaci rádiových majáků aktivovaných osobami, letadly nebo plavidly v nouzi a předáváním těchto výstražných informací orgánům, které mohou podniknout kroky k záchraně.

Systém využívá síť satelitů, které zajišťují pokrytí všude na Zemi. Jsou detekovány tísňové výstrahy , lokalizovány a bezplatně předány více než 200 zemím a územím majitelům majáků nebo přijímajícím vládním agenturám. Cospas-Sarsat byl koncipován a iniciován Kanadou , Francií , Spojenými státy a bývalým Sovětským svazem v roce 1979. K první záchraně pomocí technologie Cospas-Sarsat došlo v září 1982. Definitivní dohoda organizace byla podepsána 1. července 1988.

Pozadí

Cospas-Sarsat je nejlépe známý jako systém, který detekuje a lokalizuje nouzové majáky aktivované letadly, loděmi a lidmi zapojenými do rekreačních aktivit v odlehlých oblastech, a poté tyto nouzové výstrahy zasílá orgánům pátrání a záchrany (SAR). Tísňové majáky, které lze detekovat systémem Cospas-Sarsat (majáky 406 MHz), jsou k dispozici od několika výrobců a řetězců prodejců. Cospas-Sarsat nevyrábí ani neprodává majáky.

V období od září 1982 do prosince 2020 poskytoval systém Cospas-Sarsat pomoc při záchraně nejméně 51 512 lidí při 15 563 událostech SAR. V letech 2018, 2019 a 2020 (poslední rok, za který byly sestaveny statistiky) zahrnovala pomoc Cospas-Sarsat následující:

Rok Lidé zachráněni Události SAR → Letectví Přistát Námořní
2020 2774 1032 20% 42% 38%
2019 2,691 992 19% 38% 43%
2018 2,185 904 18% 44% 38%

Tyto statistiky podhodnocují počet událostí, při nichž Cospas-Sarsat pomáhal, protože zahrnují pouze případy, kdy je přesná hlášení od zaměstnanců SAR poskytnuta zpět prostřednictvím kanálů pro podávání zpráv sekretariátu Cospas-Sarsat.

Cospas-Sarsat neprovádí pátrací a záchranné operace. To je zodpovědnost národních správ , které přijaly odpovědnost za SAR v různých geografických oblastech světa (typicky stejná zeměpisná oblast jako jejich oblast letových informací ). Cospas-Sarsat poskytuje těmto orgánům výstražná data.

Cospas -Sarsat spolupracuje s agenturami přidruženými OSN , jako je Mezinárodní organizace pro civilní letectví (ICAO), Mezinárodní námořní organizace (IMO) a Mezinárodní telekomunikační unie (ITU), mimo jiné s cílem zajistit kompatibilitu Cospas-Sarsat služby upozorňující na nouzové situace s potřebami, standardy a příslušnými doporučeními globální komunity. Cospas-Sarsat je součástí globálního systému námořní nouzové nouze IMO (GMDSS) IMO a očekává se, že se stane součástí globálního leteckého nouzového a bezpečnostního systému ICAO (GADSS). IMO vyžaduje automaticky aktivující majáky Cospas-Sarsat ( EPIRB , viz níže) na všech plavidlech, která podléhají požadavkům Mezinárodní úmluvy o bezpečnosti lidského života na moři (tzv. Plavidla třídy SOLAS), komerčních rybářských plavidlech a všech pasažérech lodě v mezinárodních vodách. Podobně ICAO vyžaduje majáky Cospas-Sarsat na palubě letadel na mezinárodních letech. Vnitrostátní správy často kladou požadavky navíc k mezinárodním požadavkům těchto agentur.

Cospas-Sarsat sleduje pouze výstrahy z digitálních nouzových majáků, které vysílají na 406 MHz (tzv. 406 majáků). Starší majáky, které na 121,5 MHz nebo 243 MHz vysílají pouze starší analogový signál, spoléhají na to, že je přijmou pouze blízká letadla nebo záchranný personál. Pro satelitní příjem výstrah Cospas-Sarsat musí být maják modelem, který vysílá na 406 MHz.

Cospas-Sarsat obdržel mnohá ocenění za svou humanitární práci. Nedávným oceněním bylo uvedení do Síně slávy kosmických technologií Space Foundation pro vesmírné technologie zlepšující kvalitu života celého lidstva.

Provoz systému

Komponenty a provoz systému Cospas-Sarsat

Systém se skládá z pozemního segmentu a vesmírného segmentu, které zahrnují:

Majáky

Tísňový maják Cospas-Sarsat je digitální 406 MHz rádiový vysílač, který lze aktivovat v případě ohrožení života a přivolat pomoc od vládních orgánů. Majáky vyrábí a prodává desítky prodejců. Jsou rozděleny do tří hlavních typů. 406 MHz maják určený pro použití v letadle je známý jako vysílač nouzového lokalizátoru (ELT). Jeden navržený pro použití na palubě námořního plavidla se nazývá nouzový polohový rádiový maják ( EPIRB ). A ten, který je určen k přenášení jednotlivcem, je známý jako osobní lokalizační maják (PLB). Někdy jsou PLB přepravovány na palubě letadel nebo plavidel, ale zda to vyhovuje bezpečnostním požadavkům, závisí na místních předpisech. Maják Cospas-Sarsat 406 MHz nevysílá, dokud není aktivován v nouzové situaci (nebo když uživatel aktivuje určité testovací funkce). Některé majáky jsou navrženy tak, aby je člověk mohl aktivovat ručně stisknutím tlačítka, a některé další jsou určeny k automatické aktivaci za určitých okolností (např. ELT mohou být automaticky aktivovány fyzickým šokem, například při nehodě, a EPIRB mohou být automaticky aktivováno kontaktem s vodou). Společnost Cospas-Sarsat si za vlastnictví nebo použití majáku nevyžaduje žádné předplatné ani jiné náklady. (Některé země mohou ukládat licenční a/nebo registrační poplatky za vlastnictví majáku a některé jurisdikce mohou stanovit náklady na záchranné operace.) Nedávné inovace majáků viz níže.

Vesmírný segment

Kosmický segment systému Cospas-Sarsat se skládá z nástrojů SARR a/nebo SARP na palubě:

Nástroj SARR nebo SARP je sekundární užitečné zatížení a přidružené antény připojené k těmto satelitům jako doplněk k primární satelitní misi. Nástroj SARR v reálném čase znovu vysílá signál nouzového signálu na satelitní pozemní stanici. Přístroj SARP zaznamenává data z nouzového signálu, aby informace mohly být později shromážděny pozemní stanicí, když satelit proletí nad hlavou.

Pozemní segment

Satelity jsou monitorovány přijímáním pozemních stanic (LUT) vybavených pro sledování (zaměření a sledování) satelitů pomocí satelitních antén nebo fázovaných anténních polí . LUT jsou instalovány jednotlivými národními správami nebo agenturami. Tísňové zprávy přijaté LUT jsou přenášeny do přidruženého střediska pro řízení misí, které pomocí podrobné sady počítačových algoritmů směruje zprávy do záchranných koordinačních center po celém světě.

Architektura systému

Když je aktivován nouzový maják, systém Cospas-Sarsat:

  • dekóduje binárně kódovanou zprávu majáku, která obsahuje informace, jako je identita plavidla/letadla a u majáků vybavených touto funkcí umístění majáku odvozeného z místního navigačního zdroje (jako je přijímač GPS zabudovaný do majákový design).
  • provádí matematickou analýzu signálu pro výpočet polohy majáku, i když poloha majáku není hlášena v nouzové zprávě.

Systém Cospas-Sarsat je jediným satelitním nouzovým výstražným systémem, který je schopen tohoto dvojitého, nadbytečného způsobu lokalizace aktivovaného nouzového majáku.

Nástroj SARR a/nebo SARP je obvykle připojen k satelitu, který je vypouštěn primárně za jiným účelem. Primárním posláním všech satelitů LEOSAR a GEOSAR je meteorologické (shromažďování údajů o počasí). Primárním posláním všech satelitů MEOSAR je navigace .

LEOSAR

Příklad stopy signálu LEOSAR.

LEOSAR byla původní architektura kosmického segmentu Cospas-Sarsat . Doplňkové oběžné dráhy satelitů LEOSAR zajišťují pravidelné pokrytí celé Země. Kvůli jejich relativně nízké výšce (a tedy relativně malé „ stopě “ viditelnosti jakékoli konkrétní části Země v daném čase) existují časové intervaly, kdy satelit LEOSAR nemusí být nad konkrétní geografickou polohou. Může tedy dojít ke zpoždění při přijímání výstražného signálu a ke zpoždění při přenosu tohoto signálu na zem. Z tohoto důvodu jsou satelity LEOSAR kromě modulů SARR „v reálném čase “ vybaveny také moduly SARP „ ukládat a předávat “ . Družice může procházet vzdálenou oblastí Země a přijímat nouzovou zprávu a poté předávat tato data později, když přechází do pohledu na pozemní stanici (která se obvykle nacházejí v méně vzdálených oblastech). Pět satelitů v souhvězdí LEOSAR má přibližně 100 minut oběžné dráhy. Kvůli jejich polárním drahám je latence mezi satelitními průchody nad hlavou nejmenší na pólech a vyšších zeměpisných šířkách.

Systém Cospas-Sarsat LEOSAR byl umožněn dopplerovským zpracováním. LUT detekující nouzové signály vysílané satelity LEOSAR provádějí matematické výpočty na základě frekvenčního posunu indukovaného Dopplerem, který přijímají satelity při průchodu přes maják vysílající na pevné frekvenci. Z matematických výpočtů je možné určit jak směr, tak i dosah vzhledem k satelitu. Dosah a směr se měří z rychlosti změny přijímané frekvence, která se liší jak podle dráhy satelitu v prostoru, tak podle rotace Země. To umožňuje počítačový algoritmus pro trilaterate pozici majáku. Rychlejší změna přijímané frekvence naznačuje, že se maják blíží pozemní dráze satelitu . Když se maják pohybuje směrem k satelitní dráze nebo od ní v důsledku rotace Země, lze při výpočtu použít také Dopplerův posun vyvolaný tímto pohybem.

GEOSAR

Protože jejich geostacionární oběžná dráha neposkytuje relativní pohyb mezi nouzovým majákem a satelitem GEOSAR (Geostationary Search And Rescue), není zde možnost použít Dopplerův efekt pro výpočet polohy majáku. Satelity GEOSAR proto mohou přenášet pouze nouzovou zprávu majáku. Pokud je maják modelem s funkcí pro hlášení jeho polohy (např. Z palubního přijímače GPS ), pak je toto umístění předáno orgánům SAR. Zatímco neschopnost nezávisle lokalizovat maják je nevýhodou satelitů GEOSAR, tyto satelity mají výhodu v tom, že současná konstelace dobře pokrývá celou Zemi v reálném čase, kromě polárních oblastí.

MEOSAR

Nejnovějším rozšířením vesmírných segmentů pro Cospas-Sarsat je MEOSAR (Medium Earth Orbiting Search and Rescue). MEOSAR spojuje výhody systémů LEOSAR a GEOSAR a vyhýbá se nevýhodám. Postupem času bude k dispozici více než 70 satelitů MEOSAR a systém MEOSAR se stane dominantní schopností kosmického segmentu Cospas-Sarsat. Kromě velkého počtu satelitů těží systém MEOSAR z relativně velkých družicových stop a dostatečného pohybu satelitu vzhledem k bodu na zemi, což umožňuje použití Dopplerových měření jako součásti metody výpočtu polohy nouzového majáku. MEOSAR skládá z Sarr transpondérů na palubě následující navigační družicové konstelace: Evropské unie je Galileo , Russia ‚s GLONASS a Spojených států ‘ Global Positioning System (GPS). Pokud jde o GPS, systém Cospas-Sarsat provozně využívá experimentální užitečné zatížení pásma S na palubě 19 satelitů GPS Block IIR a GPS Block IIF . Kosmická loď GPS Block IIIA s užitečným zatížením SAR (také pásmo S) byla vypuštěna 23. prosince 2018, 22. srpna 2019 a 30. června 2020. Užitečné zatížení SAR GPS Block IIIA je v testu. Satelity GPS Block IIIF mají mít vyhrazené, operační užitečné zatížení SAR v L-pásmech , starty začínají kolem roku 2025. Systém GPS SAR je NASA znám jako satelitový systém nouzového varování (DASS).

Čína nabídla zpřístupnění užitečného zatížení SAR Cospas-Sarsat na palubě šesti svých navigačních kosmických lodí BeiDou (BDS). První kosmická loď BDS vybavená SAR byla vypuštěna 19. září 2018 a poslední 23. listopadu 2019. Očekává se, že práce na integraci užitečného zatížení SAR kosmické lodi BDS do systému Cospas-Sarsat budou pokračovat až do roku 2020.

Provozní distribuce výstražných dat MEOSAR začala 13. prosince 2016 v 1300 UTC . Tato provozní fáze MEOSAR je známá jako raná operační schopnost (EOC) a probíhá souběžně s pokračujícím testováním a přizpůsobováním prostřednictvím současné demonstrace a vyhodnocování ( D&E) fáze. Systém MEOSAR bude nakonec schopen poskytovat téměř okamžitou detekci, identifikaci a určování polohy majáků 406 MHz. Před operačním zavedením systému MEOSAR byla data systému MEOSAR úspěšně použita k určení místa havárie letu 804 společnosti EgyptAir ve Středozemním moři. Umístění nouzového majáku je vypočítáno přijímající LUT analýzou rozdílu frekvence příchodu (související s variacemi indukovanými Dopplerem ) a/nebo časového rozdílu příchodu rádiového signálu majáku v důsledku rozdíly ve vzdálenosti mezi majákem a každým satelitem MEOSAR, který může být v dohledu.

Součást systému Galileo systému MEOSAR bude navíc moci stahovat informace zpět na nouzový radiomaják zakódováním zpráv „Return Link Service“ do navigačního datového proudu systému Galileo. V současné době se plánuje, že tato schopnost bude použita k aktivaci indikátoru na majáku pro potvrzení přijetí nouzové zprávy.

Pozemní segment

V prosinci 2019 jsou satelity LEOSAR sledovány a monitorovány 60 zprovozněnými anténami LEOLUT (lokální uživatelské terminály pro oběžnou dráhu Země na nízké oběžné dráze), satelity GEOSAR pomocí 25 zprovozněných antén GEOLUT [2] a satelity MEOSAR pomocí 24 stanic MEOLUT, z nichž každá je s více anténami. Data z těchto pozemských stanic jsou přenášena a distribuována 32 MCC zřízenými po celém světě , z nichž 3 jsou stále ve vývoji. (Země a agentury, které jsou poskytovateli pozemních segmentů, viz rámeček.)

Majáky

Od svého vzniku před více než 30 lety používaly majáky Cospas-Sarsat 406 MHz jednu metodu přenosové modulace , binární klíčování s fázovým posunem (BPSK), se dvěma povolenými délkami bitových řetězců: 112 (s 87 bity informací o zprávě ) a 144 (se 119 bity informací o zprávě). V dostupném řetězci bitů zpráv je povoleno několik protokolů zpráv, které pojmou různé druhy majáků (ELT, EPIRB a PLB), různé identifikátory plavidel/letadel a různé národní požadavky. Časová délka těchto přenosů je přibližně půl sekundy. Tyto úzkopásmové přenosy zabírají přibližně 3 kHz šířky pásma v kanálovém schématu napříč přidělenému pásmu 406,0 až 406,1 MHz.

Cospas-Sarsat právě připravuje specifikaci nové, další modulace majáku a schématu zpráv založených na technologii rozprostřeného spektra s kvadraturním klíčováním s fázovým posunem (QPSK). V současné době jsou majáky, které budou používat toto schéma, označovány jako majáky „druhé generace“. Tato technologie umožní použití přenosů s nižším výkonem, které šetří baterii, zlepší přesnost určení polohy majáku systémem Cospas-Sarsat a vyhne se potřebě diskrétní kanalizace v přiděleném pásmu 406,0 až 406,1 MHz (např. vyhýbání se potřebě pravidelného zavírání a otevírání kanálů Cospas-Sarsat pro použití výrobci majáků na základě načítání úzkopásmového kanálu). Majáky druhé generace budou mít delší přenosovou dobu jedné sekundy, přičemž 250 přenesených bitů, z nichž 202 budou bity zpráv. Kromě toho lze informace odesílané v bitech zprávy z jednoho přenosu na další měnit v rotačním plánu přenosu ("rotující pole zpráv"), aby bylo možné sdělovat podstatně více informací v průběhu řady přenosových dávek.

V reakci na nedávné katastrofy v oblasti komerčního letectví a nové požadavky ICAO na autonomní sledování letadel v nouzi dokončuje Cospas-Sarsat specifikace pro ELT pro nouzové sledování (ELT (DTs)), aby splňovaly požadavky ICAO. Zatímco současné ELT jsou navrženy tak, aby se aktivovaly při nárazu nebo ruční aktivací letovou posádkou, ELT (DT) se aktivují samostatně, když letadlo vstoupí do ohrožujících letových konfigurací, které byly předem stanoveny odbornými agenturami. Tímto způsobem ELT (DT) s umožní sledovat letadlo v nouzi za letu, před jakoukoli havárií, bez lidského zásahu na palubě letadla. ELT (DT) s jsou specifikovány za použití jak stávajícího modulačního schématu přenosové metody (úzkopásmový BPSK), tak druhé generace (QPSK s rozprostřeným spektrem).

Dějiny

Mezinárodní satelitní systém COSPAS-SARSAT, vyhledávání lodí a letadel v nouzi. Razítko SSSR, 1987.

Dne 23. listopadu 1979 bylo v Leningradu, SSSR, podepsáno „porozumění“ mezi americkým Národním úřadem pro letectví a vesmír, ministerstvem obchodní lodi SSSR, francouzským střediskem National d'Etudes Spatiales Francie a kanadským ministerstvem komunikací, týkající se „spolupráce na společném experimentálním projektu pátrání a záchrany pomocí satelitu“. Podle článku 3 Dohody bylo uvedeno, že:

„Spolupráce bude dosažena prostřednictvím interoperability mezi projektem SARSAT a projektem COSPAS na frekvenci 121,5 MHz a v pásmu 406,0 - 406,1 MHz a prováděním testů, vzájemnou výměnou výsledků testů a přípravou společné zprávy. Cílem této spolupráce je demonstrovat, že zařízení nesené na družicích s nízkou polární oběžnou dráhou v nízké výšce může usnadnit detekci a lokalizaci nouzových signálů předáváním informací z letadel a lodí v nouzi do pozemních stanic, kde je zpracování informací dokončeno a předáno záchranným službám. “

„Tento společný projekt umožní stranám vydávat doporučení ohledně následných globálních aplikací.“

První systémový satelit „COSPAS-1“ ( Kosmos 1383 ) byl vypuštěn z kosmodromu Plesetsk 29. června 1982. Cospas-Sarsat začal sledovat dva původní typy nouzových majáků, EPIRB a ELT, v září 1982. První osoby byly zachráněny za pomoci Cospas-Sarsat, když byl nouzový signál z malého letadla předán satelitem COSPAS-1 do tehdy experimentální pozemní stanice v Ottawě, Ontario, Kanada. Příběh souvisí s pilotem letadla Jonathanem Ziegelheimem, který podle záchranných úřadů pravděpodobně zemřel na jeho zranění, kdyby nebylo Cospas-Sarsat.

Na počátku dvacátých let minulého století (v USA v roce 2003) byl k dispozici nový typ nouzového majáku, osobní lokalizační maják (PLB) [3], který mohli používat jednotlivci, kteří se nemohou spojit se záchrannými službami prostřednictvím běžných telefonních služeb, například 1 -1-2 nebo 9-1-1 . Typicky PLB používají lidé zabývající se rekreačními aktivitami v odlehlých oblastech a piloti a námořníci malých letadel jako doplněk k ELT nebo EPIRB (nebo, je-li to povoleno, jako náhrada).

Čtyři státy zakládající strany vedly vývoj námořního EPIRB 406 MHz pro detekci systémem. EPIRB byl považován za klíčový pokrok v technologii SAR v nebezpečném námořním prostředí. Před založením Cospas-Sarsat používala civilní letecká komunita v nouzi kmitočet 121,5 MHz, zatímco vojenské letecké společenství používalo 243,0 MHz jako primární tísňový kmitočet s alternativním kmitočtem 121,5 MHz. ELT pro letadla všeobecného letectví byla zkonstruována tak, aby vysílala na 121,5 MHz, což je frekvence monitorovaná letadly a jinými letadly. Vojenské letouny byly vyráběny pro vysílání na frekvenci 243,0 MHz v pásmu běžně používaném vojenským letectvím. Na počátku své historie byl systém Cospas-Sarsat zkonstruován tak, aby detekoval výstražné signály vysílané na frekvencích 406 MHz, 121,5 MHz a 243,0 MHz. Kvůli velkému počtu falešných výstrah a neschopnosti jednoznačně identifikovat takové majáky kvůli jejich staré analogové technologii přestal systém Cospas-Sarsat počínaje rokem 2009 přijímat výstrahy od majáků pracujících na frekvencích 121,5 MHz a 243,0 MHz a nyní přijímá pouze a zpracovává výstrahy z moderních digitálních majáků 406 MHz. Mnoho ELT zahrnuje vysílač 406 MHz pro satelitní detekci a vysílač 121,5 MHz, který mohou přijímat místní pátrací týmy pomocí zařízení pro vyhledávání směru.

Konstrukce nouzových majáků se jako celek od roku 1982 výrazně vyvinula. Nejnovější majáky 406 MHz obsahují přijímače GPS . Takové majáky vysílají ve své nouzové zprávě vysoce přesné zprávy o poloze. Tísňové hlášení a poloha jsou téměř okamžitě předávány agenturám SAR prostřednictvím satelitů Cospas-Sarsat. To poskytuje druhou metodu pro Cospas-Sarsat, aby poznala polohu tísně, kromě výpočtů nezávisle provedených Cospas-Sarsat LUTs pro určení polohy. Tato dvoustupňová spolehlivost a globální pokrytí systému inspirovalo aktuální motto agentur SAR: „Vyjmutí„ Hledání “z vyhledávání a záchrany.“ [4]

COSPAS (КОСПАС) je zkratka pro ruská slova „ Co smicheskaya S istema P oiska A variynyh S udov“ (Космическая Система Поиска Аварийных Судов), což v překladu znamená „Prostor“. SARSAT je zkratka pro S earch A nd R escue S atellite- ided T regály.

Reference

externí odkazy

Souřadnice : 41 ° 08'04 "N 16 ° 50'04" E / 41,13444 ° N 16,83444 ° E / 41,13444; 16,83444