Системы подвижной спутниковой связи на основе низкоорбитальных ИСЗ

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.