Системы подвижной спутниковой связи на основе низкоорбитальных ИСЗ

Оглавление

            .....................................................................................................................стр.

Введение.......................................................................................................3

1 Основные требования, предъявляемые к системам слежения

    за подвижными объектами.....................................................................5

2 Описание существующих и планируемых отечественных

     и зарубежных систем, представляющих возможность

     слежения за местоположением подвижных объектов.........................6

2.1 Международная система спутниковой связи “ИНМАРСАТ”..........6

2.2 Международная спутниковая система “КОСПАС-САРСАТ”.........8

2.3 Спутниковая система “КУРС”............................................................11

2.4 спутниковая система “ГОНЕЦ”..........................................................13

3 Обоснование выбора системы................................................................14

4 Описание системы “ОРБКОММ” и ее технические характеристики..17

4.1 Назначение системы.............................................................................17

4.2 Принцип работы...................................................................................17

4.3 Форматы передаваемых сообщений....................................................18

4.4 Взаимодействие с другими сетями.......................................................19

4.5 Зоны обслуживания и время доставки сообщений.............................19

Заключение...................................................................................................21

Литература...................................................................................................22

Введение

В настоящее время у многих ведомств и организаций возникает необходимость оперативного слежения за местоположением и состоянием подвижных объектов, а также передачи на них оперативной информации.

Практически все заинтересованные диспетчерские службы в настоящее время имеют в своем распоряжении те или иные технические средства, позволяющие осуществлять контроль/слежение за передвижением своих объектов. Однако существующие средства не являются совершенными, обладают малой степенью автоматизации и имеют малую достоверность.

В последние годы настоятельно ставится задача о внедрении новых надежных технических средств, которые позволили бы осуществлять автоматизированный сбор диспетчерской информации с подвижных объектов, а также передавать информацию на объекты. Технически эта задача может быть выполнена целым рядом средств, как традиционных, так и спутниковых. На практике, однако, ни одна из возможных систем так и не была реализована на территории России.

Создание такой системы позволит обеспечить автоматизированный сбор информации о дислокации подвижных объектов, обслуживаемых в рамках данной системы вне зависимости от их местоположения на Земном шаре, т.е. в глобальном режиме. При этом средства системы будут автоматически вычислять географические координаты местоположения объектов и направлять их в соответствующие диспетчерские пункты пользователей. Информация может быть также запрошена с объекта по инициативе диспетчера из диспетчерского пункта и имеется возможность передать на объект необходимую информацию.

Средства системы позволяют не только решать коммерческие цели управления, но и обеспечат повышение безопасности движения объектов и будут способствовать охране человеческой жизни. Данные о дислокации аварийных объектов могут быть переданы в соответствующие поисково-спасательные службы.

Изучения, проведенные в России показали, что имеются следующие основные категории потенциальных пользователей, заинтересованные в получении оперативной информации с подвижных и стационарных объектов:

1. Администрации, эксплуатирующие морские и речные суда.

2. Организации, эксплуатирующие подвижной железнодорожный состав и специальные средства.

3. Организации, эксплуатирующие подвижные автомобильные объекты.

4. Научные организации, проводящие с помощью подвижных технических средств изучение мирового океана и воздушного пространства.

5. Организации, эксплуатирующие магистральные трубопроводы и иные удаленные объекты.

6. Предприятия топливно-энергетического комплекса.

7. Администрации, осуществляющие контроль за состоянием окружающей Среды.

8. Сельскохозяйственные предприятия.

9. Коммерческие структуры.

Анализ требований потенциальных пользователей к системам сбора оперативной информации позволил выявить следующее:

1. Необходимость автоматического определения географического местоположения объекта, не требующего вмешательства оператора в работу оконечного устройства. При этом требования к точности определения местоположения варьируются от нескольких метров до десятков километров. Некоторые категории объектов движутся по строго определенным маршрутам (поезда, автомобили), в то время, как другие имеют большую свободу перемещений (суда, научные буи и т.д.).

2. Требования к оперативности доставки информации от оконечного устройства до пункта сбора данных пользователя изменяются от нескольких минут до нескольких часов.

3. Количество определений - от нескольких раз в месяц до нескольких раз в час.

4. Возможность передачи дополнительной информации с подвижного объекта и на объект. При этом выявлен достаточно широкий диапазон информации, подлежащей передачи.

5. Наличие простых и недорогостоящих оконечных устройств пользователей, которые при необходимости могли бы работать от автономных источников питания.

В использовании системы слежения за местоположением подвижных объектов проявили заинтересованность ряд ведомств и организаций (МВД, МПС и др.).

1. Основные требования к системе слежения за подвижными объектами.

Система должна обеспечивать возможность слежения за передвижением ценных грузов, легкового автотранспорта и других подвижных объектов в реальном масштабе времени с точностью определения местоположения до 50-400 метров, а также получения от объектов аварийной информации.

В состав системы должны входить главный и региональные диспетчерские центры, в которые информация от объектов должна поступать одновременно.

Должна быть предусмотрена возможность запросов о местоположении и состоянии объектов из диспетчерских центров, а также передача на них информации.

Тип передаваемой информации - цифровой.

Терминалы, устанавливаемые на подвижные объекты, должны быть устойчивы к вибрационным воздействиям, иметь малые габариты, вес (не более 1 - 1,5 кг.) и энергопотребление. Электропитание должно осуществляться от автономного источника.

Необходимо предусмотреть возможность автоматического срабатывания терминалов в аварийных ситуациях.

Терминалы должны обеспечивать бесперебойную работу в диапазоне температур от -50 до +50 °С при влажности воздуха при 30 °С - 99%.

Антенны терминалов должны иметь малые габариты и обеспечивать бесперебойную связь при скорости ветра до 30 м/сек.

2. Описание существующих и планируемых отечественных и зарубежных систем, предоставляющих возможность слежения за местоположением подвижных объектов

2.1 Международная система спутниковой связи “Инмарсат”

В 1982 году началась эксплуатация Международной системы спутниковой связи (ИНМАРСАТ). Для эксплуатации и развития этой системы была создана новая международная организация со штаб квартирой в Лондоне. Сейчас эта организация объединяет 75 государств.

Система “Инмарсат” включает в себя следующие основные комплексы:

- космический сегмент;

- сеть Земных станций;

- Координационные центры системы;

- парк станций, устанавливаемых на подвижных объектах.

Работа системы осуществляется в диапазонах частот, выделенных Всемирной административной радиоконференцией для подвижных служб. Для подвижных объектов используется диапазон 1,5/1,6 ГГц., а для фидерных линий земных станций - 4/6 ГГц. Система “Инмарсат” обслуживает все существующие подвижные службы, включая морскую, авиационную и сухопутную и позволяет осуществлять двустороннюю связь в телефонном и телеграфном режимах. При этом, с помощью системы сигнализации, вхождение в связь осуществляется в полностью автоматизированном режиме. Любая станция, установленная на подвижном объекте, может в автоматическом режиме осуществлять выход на любого абонента телексной или телефонной сетей, независимо от страны и континента. Качество каналов связи удовлетворяет соответствующим рекомендациям МСЭ.

Космический сегмент, системы на данном этапе, включает в себя 8 спутников - ретрансляторов (4 основных и 4 резервных), расположенных на геостационарной орбите. Сеть “Инмарсат”, организованная в 4 океанских регионах, покрывает практически всю поверхность Земного шара, за исключением приполярных районов.

Радиокомплекс КА состоит ретрансляторов, осуществляющих прием, усиление и перенос сигналов (без какой-либо обработки) в следующих диапазонах:

1,6 ГГц - 4 ГГц (линия “подвижное средство-КА-Земля”);

 6 ГГц - 1,5 ГГц (линия “Земля-КА-подвижный объект”);

Диаграмма направленности антенных систем, как правило, оптимизированна для облучения поверхности Земного шара.

Пропускная способность в каждом океанском регионе определяется параметрами конкретного КА, выполняющего роль эксплуатационного (от 75 до 200 эквивалентных телефонных каналов).

Для работы в рамках системы “Инмарсат” подвижные объекты оснащаются оконечным терминальным оборудованием. Такое оборудование должно удовлетворять определенным технико-эксплуатационным требованиям “Инмарсат”а, известным как Стандарты.

Станция Стандарта-А практически является терминальным устройством международной телефонной и телексной связи. Протоколы работы обеспечивают автоматическое соединение с любым абонентом этих сетей. Станции Стандарта-А имеют добротность -4 дБ/К, ЭИИМ в пределах 36 дБВт. Работа станции обеспечивается с помощью направленной и стабилизированной параболической антенны диаметром 80-120 см. Станция управляется микропроцессорами и  являются полностью автоматизированной и обеспечивает связь в телефонном и телеграфном режимах.

Одобрение станций Стандарта-А “Инмарсат”ом уже прекращено вследствие неэффективности использованием этим оборудованием выделенного частотного диапазона и мощности ИСЗ.

В настоящее время в системе “Инмарсат” внедряются новые классы аппаратуры, получившие следующие названия:

Станции Стандарта-С представляют собой малогабаритные станции с ненаправленной антенной с добротностью -23 дБ/К, ЭИИМ - 12 дБВт. Антенные системы имеют либо ненаправленную либо слабонаправленную диаграммы направленности и обладают небольшими физическими габаритами. Передача информационных и сигнальных сообщений осуществляется в пакетной форме.

Спутниковая приемо-передающая станция Стандарта-С, оборудованная встроенным приемником GPS (Global Positioning System) для определения местоположения подвижного объекта, позволяет автоматически передавать навигационные данные объекта в диспетчерские центры. Погрешность в определении местоположения составляет десятки метров. Связь осуществляется при любых погодных условиях и атмосферных явлениях по запросу с диспетчерского центра, либо автоматически, в заданные диспетчером интервалы времени.

В настоящее время в данной системе эксплуатируются комплексы, базирующиеся на использовании типового персонального компьютера. Данный комплекс позволяет отображать движение транспортных средств по территории России на экране монитора с помощью электронных карт и осуществлять с объектами двустороннюю связь в режиме низкоскоростной передачи данных (600 бит/сек). На электронные карты пользователь может наносить необходимую ему информацию самостоятельно как в виде пометок на карте, так и при помощи прикладных баз данных.

Транспортное средство (например грузовик с особо опасным или дорогим грузом) оборудуется терминалом “Инмарсат” Стандарта-А, совмещенным с GPS. Диспетчер может получать всю необходимую ему информацию по конкретному транспортному средству (местоположение, аварийная ситуация, при необходимости технологические данные перевозимых грузов) по собственному запросу, или автоматически, по заданному интервалу времени. Он также имеет возможность передавать или принимать текстовые сообщения. Все переданные/принятые сообщения автоматически архивируются в электронных журналах. Помимо передачи в диспетчерский пункт технологической информации об объекте, система может быть интегрирована с датчиками аварийных ситуаций и несанкционированного доступа к оборудованию, либо к самой системе. Аварийные сигналы автоматически поступят на пульт диспетчера и он имеет возможность оперативно реагировать, связавшись с соответствующими технологическими службами или службами безопасности.

Стандарт-С использует систему идентификации, где каждому принятому в эксплуатацию терминалу присваивается его уникальный номер и используется кодирование сообщений, что позволяет обеспечить высокий уровень безопасности передачи. Также имеется возможность организовывать передачу информации с одного терминала на группу терминалов или запрограммировать терминал для получения специальных сообщений.

Электропитание терминалов осуществляется от сети переменного тока, или с использованием аккумуляторных батарей.

Особенностями системы “Инмарсат” Стандарт-С являются сравнительная низкая стоимость передаваемых сообщений и малые размеры поддерживаемых ею терминалов.

“Инмарсат” Стандарт-В представляет собой станцию спутниковой связи, обеспечивающую связь в режимах телефонии, телеграфии, факсимиле, передачу данных. При этом используется цифровая модуляция со скоростью 24 кбит/сек. Размеры антенны те же, что и для станций Стандарта-А. Планируется, что в ближайшие время станции данного типа полностью заменят парк станций Стандарта-А ввиду более низких тарифов на каналы связи.

Связь подвижных объектов в системе “Инмарсат” осуществляется через земные станции. В настоящее время в системе “Инмарсат” функционируют 38 земных станций, расположенные в разных странах мира. Земная станция обеспечивает обмен информацией между наземными и подвижными объектами и стыковку с наземными линиями связи. Земные станции, как минимум, состыкованы с международными телефонной и телексной сетями связи. Также они могут быть состыкованы с другими международными и национальными сетями связи. Каждая земная станция имеет закрепленную за ней несущую, которая уплотняется 22 телеграфными каналами. Телефонные каналы не закреплены за конкретными станциями, а находятся в “общем пользовании”. Для более рационального использования телефонных каналов, в каждом океанском регионе имеется координационная станция, которая в автоматизированном режиме осуществляет распределение телефонных каналов по запросам земных станций. Через эту станцию также происходит ретрансляция определенных категорий сигнальных сообщений.

2.2 Международная спутниковая система КОСПАС-САРСАТ

Международная спутниковая система “КОСПАС-САРСАТ”, предназначенная для обнаружения и определения местоположения судов и самолетов, потерпевших аварию, разработана и создана совместно СССР, США, Канадой и Францией. 

Система “КОСПАС-САРСАТ” включает в себя следующие основные комплексы:

1	2	3	4