Система поиска и спасания

Полезная модель относится к системам поиска и спасания технических средств, оборудованных аварийным радиобуем и может применяться для проведения спасательных операций терпящих бедствие, например, кораблей, летательных аппаратов, спускаемых капсул космических систем и др. Техническим результатом заявленной полезной модели является увеличение функциональных возможностей спутниковых систем поиска и спасания, а именно: приведение в действие средств поиска и спасания без задержек, связанных с зонами видимости аварийного радиобуя (АРБ) космическими аппаратами (КА) обнаружения, без выполнения определенных организационных действий национальными и ведомственными службами, а также повышение точности определения местоположения АРБ. Система поиска и спасания включает АРБ, группировку КА спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС, наземные станции приема, обработки и передачи навигационного сигнала спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС с информацией АРБ, национальные и ведомственные службы спасания, потенциальные спасатели, ведомственные спасатели. 1 ил.

Полезная модель относится к системам поиска и спасания технических средств, оборудованных аварийным радиобуем и может применяться для проведения спасательных операций терпящих бедствие, например, кораблей, летательных аппаратов, спускаемых капсул космических систем и др.

Современные системы поиска и спасания представляют собой сложные комплексы организационных и коммуникационных структур, обеспечивающих решение задач на всех этапах проведения операций по поиску и спасанию, от передачи информации от потерпевших бедствие до планирования и проведения спасательных операций.

Операция по поиску и спасанию начинается с получения сообщения о факте аварии, это может быть получение сигнала бедствия от экипажа, пропадание ЛА с экрана радара или не выход на связь в течение определенного времени. После установления факта аварии необходимо определить местоположение терпящих бедствие с точностью, достаточной для выхода спасателей на прямой контакт с потерпевшими.

Современные системы поиска и спасания создаются в международном, национальном и ведомственном масштабах.

Из уровня техники известна космическая спутниковая система КОСПАС-САРСАТ (см., например, патент Российской Федерации на изобретение RU 2201601 С2, оп.27.03.2003), разработанная для оповещения о бедствии и местоположении координат персональных радиобуев и радиобуев, установленных на судах и самолетах в случае аварийных ситуаций, в любой точке земного шара.

КОСПАС-САРСАТ включает в себя:

- космический сегмент, элементы которого функционируют на низкой околоземной орбите (НОО) - низкоорбитальные спутники и геостационарной орбите (ГСО) - геостационарные спутники;

- наземный сегмент, в который входят станции приема и обработки информации со спутников - локальная земная станция связи, центр управления и координационно-спасательные центры;

- спутниковые аварийные радиобуи, работающие на частотах 121,5 МГц и/или 406 МГц.

Наземные станции приема и обработки информации (СПОИ) осуществляют прием ретранслируемых космическими аппаратами (КА) сигналов, их обработку с целью определения местоположения радиобуев и передают затем аварийную информацию соответствующему Координационному центру системы (КЦС). Прием сигналов на СПОИ осуществляется при появлении спутника в зоне ее видимости.

Функциями координационных центров системы являются координация и обмен аварийной и другой служебной информацией как в рамках системы КОСПАС-САРСАТ, так и с Поисково-спасательными службами (ПСС). Координационный центр осуществляет сбор информации со всех замыкающихся на него СПОИ, а также от других КЦС и перераспределяет ее другим КЦС или ПСС.

Радиобуи, используемые в системе Коспас-Сарсат, предназначены для передачи аварийных сигналов и сигналов о бедствии и представляют собой радиопередатчики, излучающие на частотах 406,025 и/или 121,5 МГц, которые используются в интересах всех подвижных служб (морской, авиационной и сухопутной).

Характеристики радиомаяков 121,5 МГц не являются оптимальными и не позволяют обеспечить их удовлетворительную обработку спутниковыми системами.

Радиобуи 406 МГц являются более совершенными и перспективными и были специально разработаны для спутникового определения (доплеровского определения местоположения). В сообщении АРБ-406 содержатся данные о стране регистрации, идентификационный номер радиобуя, по которому может быть опознан объект, на котором он установлен, и другая информация.

Метод Доплеровского определения координат (при использовании относительного движения спутника и радиобуя) является средством локализации этих простых устройств. Для оптимального использования Доплеровского эффекта применяются спутники с низкими приполярными орбитами. Однако точность определения координат радиобуя 121,5МГц не такая высокая как у радиобуя 406 МГц из-за относительно более низкой стабильности частоты этих радиобуев более старого поколения. Малая высота спутников обеспечивает требование по низкой мощности сигнала Земля-борт, резко выраженный Доплеровский сдвиг частоты и короткие интервалы между последовательными проходами спутников. Приполярные орбиты спутников могут обеспечить полную глобальную зону видимости, однако сигналы на частоте 121,5 МГц могут быть получены только в случае, когда спутник «видит» одновременно как радиобуй, так и НИОСПОИ. Этот недостаток системы 121,5 МГц ограничивает зону видимости географическим радиусом примерно в 3 тыс.км вокруг каждой НИОСПОИ. Более того, при методе Доплеровского определения координат рассчитывается два положения для каждого радиобуя: реальное и зеркальное по отношению к наземной проекции траектории спутника. Для радиобуев 121,5 МГц обычно требуется второй проход спутника для разрешения неоднозначности.

Передающие характеристики радиобуев 121,5 МГц не позволяют обработку сигналов на борту спутника. Поэтому глобальный режим работы в этом случае невозможен. Более того, система в общем случае не может отличить передачу радиобуя 121,5 МГц от другого источника сигнала на частоте 121,5 МГц. Это ограничение выражается в большом числе ложных срабатываний в виде Доплеровских местоположений, которые не относятся к аварийным радиобуям.

Низкоорбитальные спутники КОСПАСа, пролетающие на высотах 800-1000 км, «просматривают» полосу шириной примерно в 6000 км (в данном случае зоны оптической и радиовидимости совпадают). Их аппаратура может одновременно принять, обработать и запомнить несколько десятков сигналов бедствия. Но вот передать их на Землю спутник сможет только тогда, когда он находится в зоне наземной станции слежения. Все остальное время собранная и обработанная информация бесцельно хранится в блоках его электронной памяти. В наиболее неблагоприятном случае задержка в передаче может достигать четырех часов, в течение которых спасатели теряют драгоценное время, а потерпевшие - надежду на спасение.

Недостатком системы КОСПАС-САРСАТ является значительная их инерционность, что для терпящих бедствие является критичным.

Из уровня техники известна спасательная система на основе аварийных радиобуев, оборудованных навигационным приемником и излучателем сигнала, содержащего информацию о текущих координатах аварийных радиобуев (см. патент Российской Федерации на изобретение 2355603, оп.20.05.2009). Приведенный в действие аварийный радиобуй излучает сигнал, принимаемый спутником и ретранслируемый при наличии зоны видимости или запоминаемый и сбрасываемый при наступлении зоны видимости на станцию приема сигнала бедствия. Далее происходит регистрация координат аварийного радиобуя.

Недостатками известной из уровня техники аварийной системы спасания также является значительная ее инерционность, характерная для системы КОСПАС-САРСАТ, что для терпящих бедствие является критичным.

Техническим результатом заявленной полезной модели является увеличение функциональных возможностей спутниковых систем поиска и спасания, а именно: приведение в действие средств поиска и спасания без задержек, связанных с зонами видимости аварийного радиобуя космическими аппаратами обнаружения, без выполнения определенных организационных действий национальными и ведомственными службами, а также повышение точности определения местоположения аварийного радиобуя.

Технический результат достигается тем, что система поиска и спасания содержит:

- аварийный радиобуй, включающий навигационный приемник спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС, GPS и Галилео, определяющий собственные координаты по навигационному сигналу группировки космических аппаратов спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС, GPS и Галилео, передатчик навигационного сигнала аварийного радиобуя с координатами и реквизитами аварийного радиобуя;

- группировку космических аппаратов спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС, при этом каждый космический аппарат содержит бортовой навигационный приемник навигационных сигналов аварийного радиобуя, блок обработки навигационных сигналов аварийного радиобуя, бортовой источник навигационного сигнала;

- наземные станции приема, обработки и передачи навигационного сигнала спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС с информацией аварийного радиобуя;

- национальные и ведомственные службы спасания;

- потенциальные спасатели, содержащие навигационный приемник навигационного сигнала аварийного радиобуя спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС с информацией аварийного радиобуя и навигатор для определения расстояния до аварийного радиобуя и выбора оптимального курса до него;

- ведомственные спасатели;

при этом каждый космический аппарат посредством навигационного сигнала спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС соединен с наземными станциями приема, обработки и передачи навигационного сигнала с информацией аварийного радиобуя и с потенциальными спасателями, наземные станции приема навигационного сигнала соединены по каналам связи с национальными и ведомственными службами спасания, которые соединены по каналам связи с ведомственными спасателями.

На фиг.1 представлена структурная схема системы поиска и спасания, где показано следующее.

1 - группировка космических аппаратов спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС;

2 - блок обработки навигационных сигналов АРБ;

3 - бортовой навигационный приемник навигационных сигналов АРБ;

4 - бортовой источник навигационного сигнала АРБ;

5 - аварийный радиобуй (АРБ);

6 - навигационный приемник спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС, GPS и Галилео;

7 - передатчик навигационного сигнала АРБ с координатами и реквизитами АРБ;

8 - наземные станции приема, обработки и передачи сигнала ГЛОНАСС с информацией АРБ;

9 - национальные и ведомственные службы спасания;

10 - потенциальные спасатели с навигационным приемником и навигатором;

11 - ведомственные спасатели.

Сущность полезной модели заключается в том, что все потенциальные спасатели получают информацию о событии бедствия и его координаты практически в момент активации аварийного радиобуя благодаря использованию глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС.

Сущность полезной модели достигается тем, что аварийный радиобуй, содержащий навигационный приемник спутниковых навигационных систем GPS, ГЛОНАСС и Галилео для определения собственных координат, содержит передатчик навигационного сигнала АРБ с координатами и реквизитами на навигационный приемник космического аппарата спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС, где блок обработки информации (сигналов) размещает эту информацию в навигационном кадре космического аппарата спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС для передачи его неограниченному кругу потребителей с включенным собственным навигационным приемником спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС. Принятый сигнал бедствия с координатами аварийного радиобуя позволяет потенциальному спасателю определять местоположение и вектор направления (оптимальный курс) на аварийный радиобуй и при целесообразности приступить к операции спасания еще до принятия решения национальными и ведомственными службами, которые получив одновременно сообщение с координатами АРБ могут задействовать собственные средства спасания.

Работа заявленной системы поиска и спасания заключается в следующем.

Аварийный радиобуй, определив собственные координаты по сигналу космических аппаратов, включает их в излучаемый навигационный сигнал бедствия для передачи на КА спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС (в зоне видимости АРБ одновременно находится 8-9 КА спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС). Принятый на КА сигнал обрабатывается в блоке обработки сигнала АРБ каждого КА, и координаты АРБ включаются в навигационный кадр КА. Сигнал бедствия принимают все находящиеся в зоне видимости КА системы спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС. Все службы спасания и спасатели, способные оказать помощь терпящим бедствие, находящиеся в регионе аварийного радиобуя, посредством приема навигационного кадра системы спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС получают координаты аварийного радиобуя и независимо от национальных и ведомственных служб спасания определяют расстояние до аварийного радиобуя и оптимальный курс до него.

При этом задержка в начале выполнения спасательной операции пренебрежимо мала и не зависит от действий национальных и ведомственных организаций, которые посредством приема навигационного сигнала от КА спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС также получают информацию о бедствии и могут контролировать процесс спасания.

В случае размещения аварийного радиобуя и видящих его КА спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС вне зоны видимости Российской Федерации сообщение о бедствии может быть доставлено соответствующим ведомствам посредством использования информационной составляющей бортовой аппаратуры межспутниковых измерений (ВАМИ) с излучением координат аварийного радиобуя в навигационном сигнале КА, видимых с территории Российской Федерации.

Заявленная система поиска и спасания обеспечивает приведение в действие средств спасания без задержек, связанных с зонами видимости аварийного радиобуя спутниками обнаружения, без выполнения определенных организационных действий национальными и ведомственными службами, а также повышает точность определения местоположения АРБ.

Система поиска и спасания содержит:

аварийный радиобуй, включающий навигационный приемник спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС, GPS и Галилео, определяющий собственные координаты по навигационному сигналу группировки космических аппаратов спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС, GPS и Галилео, передатчик навигационного сигнала аварийного радиобуя с координатами и реквизитами аварийного радиобуя;

группировку космических аппаратов спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС, при этом каждый космический аппарат содержит бортовой навигационный приемник навигационных сигналов аварийного радиобуя, блок обработки навигационных сигналов аварийного радиобуя, бортовой источник навигационного сигнала;

наземные станции приема, обработки и передачи навигационного сигнала спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС с информацией аварийного радиобуя;

национальные и ведомственные службы спасания;

потенциальные спасатели, содержащие навигационный приемник навигационного сигнала аварийного радиобуя спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС с информацией аварийного радиобуя и навигатор для определения расстояния до аварийного радиобуя и выбора оптимального курса до него;

ведомственные спасатели;

при этом каждый космический аппарат посредством навигационного сигнала спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС соединен с наземными станциями приема, обработки и передачи навигационного сигнала с информацией аварийного радиобуя и с потенциальными спасателями, наземные станции приема навигационного сигнала соединены по каналам связи с национальными и ведомственными службами спасания, которые соединены по каналам связи с ведомственными спасателями.