Bai 12 bài giảng GOC he thong ve tinh COSPAS SARSAT SART (20091220)

Tài liệu hàng hải – bài giảng GOC sẽ cung cấp cho các bạn kiến thức về hệ thống thông tin GMDSS và 1 số phướng pháp sử dụng máy móc thiết bị, cũng như nguyên lý hoạt động Hi vọng tài liệu sẽ cung cấp kiến thức cho các bạn.

Bài 13: Giới thiệu Hệ thống vệ tinh

Cospas – Sarsat, thiết bị SART

1 Giới thiệu Hệ thống Vệ tinh Cospas-Sarsat

1.1 Giới thiệu chung

Hệ thống Cospas-Sarsat là một hệ thống Thông tin vệ tinh trợ giúp các hoạt động Tìm kiếm và Cứu nạn, được đưa vào hoạt động từ năm 1985 Bốn quốc gia bao gồm: Canada, Pháp, Nga và Mỹ đã phối hợp thiết lập lên hệ thống vệ tinh Cospas - Sarsat để thu nhận các Thông tin Cấp cứu và định vị vị trí tai nạn trên khắp thế giới phục vụ đắc lực cho công tác TKCN.

Hệ thống Cospas-Sarsat sử dụng vệ tinh quỹ đạo cực tầm thấp (LEO-Low Earth Orbit) phục vụ cho TKCN.

1.1 Giới thiệu chung

Đến năm 1998 hệ thống Cospas-Sarsat được hoàn thiện với sự kết hợp hệ thống vệ tinh quỹ đạo địa tĩnh GEO (Geostationary Earth Orbit), sự bổ sung này đã góp phần nâng cao độ tin cậy và tăng cường khả năng của hệ thống rất nhiều.

Đây là một hệ thống thông tin trợ giúp các hoạt động TKCN đối với các phương tiện bị nạn sử dụng các Phao vô tuyến hoạt động trên các tần số

Sơ đồ tổng quan hệ thống Cospas-Sarsat

Hệ thống Cospas - Sarsat bao gồm các thành phần chính sau:

- Thiết bị đầu cuối (các Phao chỉ báo vị trí khẩn cấp);

- Thành phần không gian (các Vệ tinh);

1.2.1 Thiết bị đầu cuối

Trong hệ thống Cospas -

Sarsat, thiết bị đầu cuối

chính là các phao vô tuyến

1.2.1.1 Phao 121.5MHz

Các phao chỉ báo vị trí khẩn cấp 121.5 MHz được phát triển vào giữa những thập niên 70 và thường được lắp đặt trên các máy bay Tuy nhiên, các phao này cũng được sử dụng cho cả hàng hải (trên các tàu) Các phao 121.5 được sản xuất tuân thủ theo các tiêu chuẩn của tổ chức hàng không dân dụng quốc tế - ICAO.

1.2.1.1 Phao 121.5MHz (tiếp)

Các đặc tính của phao 121.5 MHz :

 Được sản suất theo công nghệ cũ, chỉ đưa ra được thông tin

về vị trí không có thông tin nhận dạng phương tiện bị nạn

 Không được thiết kế việc xử lý đối với loại phao này trên

vệ tinh (tức là không có công đoạn lưu trữ và chuyển tiếp - Store and Forward) do vậy, không có khả năng hoạt động ở chế độ bao phủ toàn cầu;

 Sử dụng kỹ thuật tương tự, không có mã hóa thông tin nhận dạng phao;

 Độ chính xác thấp (thường lớn hơn 12 dặm);

 Tỷ lệ báo động giả lớn;

 Đến Tháng 02/2009 các phao 121.5 và 243 MHz sẽ được thay thế bằng phao 406 MHz.

đối với phao này

cũng giống với phao

121.5 MHz (không

có khả năng bao

phủ toàn cầu)

1.2.1.2 Phao 243.0 MHz

Các đặc tính của phao 406 MHz

 Chế tạo với công nghệ mới (công nghệ số);

 Thiết kế có xử lý, lưu trữ trên vệ tinh (Store and Forward);

 Độ chính xác cao hơn 121.5 MHz;

 Tăng dung lượng của hệ thống (tăng số lượng phao phát được xử lý đồng thời với mỗi vệ tinh;

 Có khả năng phủ sóng toàn cầu;

 Mỗi phao được mã hóa một số nhận dạng duy nhất đồng thời còn được mã hóa một số thông tin khác để nhận dạng phương tiện bị nạn;

 Hiện nay các phao 406 MHz còn được tích hợp bộ phát trên tần số 121.5 MHz để hỗ trợ công tác TKCN

1.2.1.3 Phao 406.0 MHz (Tiếp)

1.2.1.4 Phao 406MHz SSAS

Nhằm làm giảm sự lo lắng về vấn đề an ninh hàng hải trên toàn cầu, một hội nghị về an toàn sinh mạng trên biển tháng 12/2005 đã bổ sung vào công ước SOLAS hệ thống Báo động An ninh tàu (SSAS) Hệ thống hoạt động dựa trên

cơ sở sử dụng phao phát tín hiệu Báo động An ninh tàu (406 MHz SSAS Beacon) hoạt động trên tần số 406 MHz.

Tại cuộc họp Hội đồng mở rộng lần thứ 31 của

Tổ chức Cospas-Sarsat đã quyết định cho phép

hệ thống Cospas- Sarsat hỗ trợ thu nhận các Báo động An ninh tàu từ thiết bị Phao 406 MHz SSAS Hội đồng cũng đã quyết định về thông số

kỹ thuật cũng như chủng loại thiết bị phao SSAS càng giống với đặc tính của phao 406 MHz càng tốt.

1.2.1.4 Phao 406MHz SSAS (Tiếp)

Các đặc tính của phao SSAS:

Nhìn chung các đặc tính của phao SSAS gần giống với phao 406 MHz ngoại trừ một

số thông tin được mã hóa trên phao thể hiện tính chất của báo động là Cảnh báo An ninh

và dữ liệu về mã quốc gia (Country code) để

hệ thống thu nhận tín hiệu (Đài LUT/MCC)

có thể phân phối dữ liệu báo động này tới địa chỉ phù hợp (tới các RCC, SPOCs của các quốc gia mà tàu đăng ký)

1.2.2 Thành phần không gian (các Vệ tinh)

Các Vệ tinh sử dụng trong hệ thống Cospas-Sarsat

hỗ trợ cho công tác TKCN toàn cầu bao gồm các loại sau:

- Vệ tinh quỹ đạo cực tầm thấp LEOSAR;

- Vệ tinh quỹ đạo địa tĩnh GEOSAR.

Thành phần không gian của Hệ thống Cospas-Sarsat

1.2.2.1 Hệ thống Vệ tinh LEOSAR

Hiện nay hệ thống hoạt động với 6 vệ tinh trong đó có

01 vệ tinh Cospas (C09) và 05 vệ tinh Sarsat (S06, S07, S08, S09, S10) các vệ tinh này hoạt động ở quỹ đạo cực tầm thấp.

Vệ tinh Cospas có độ cao 1000 km và các vệ tinh Sarsat có độ cao 850 km Hai loại vệ tinh này đều được trang bị hệ thống xử lý đối với cả phao 121.5/

243 MHz và 406 MHz.

Hệ thống Cospas-Sarsat đã chứng tỏ việc định vị các tín hiệu báo nạn là điều quan trọng của hệ thống giám sát toàn cầu ở các quỹ đạo tầm thấp Khi sử dụng các phao 406 MHz để xác định vị trí báo nạn, các quỹ đạo này có thể bao phủ được toàn bộ trái đất (gồm cả 2 miền địa cực) hoặc bao phủ một vùng nào đó trên trái đất khi sử dụng phao 121.5 MHz.

1.2.2.1 Hệ thống Vệ tinh LEOSAR (tiếp)

Các vệ tinh quỹ đạo cực tầm thấp trong hệ thống Cospas - Sarsat xác định vị trí của các phao bằng việc sử dụng hiệu ứng dịch tần Doppler.

Thông thường đối với phao 406 MHz có thể chỉ cần một lần quét qua của vệ tinh cũng có thể xác định được vị trí đúng (ví trí Resolve) của phao thông qua việc kết hợp (match) với vị trí mã hóa thu được Đối với phao 121.5 MHz việc xác định vị trí đúng phải chờ tới lần quét thứ 2 của vệ tinh

Hệ thống GEOSAR gồm có các vệ tinh địa tĩnh, với khả năng phát chuyển tiếp các tín hiệu phao 406 MHz trong hệ thống Cospas - Sarsat Các vệ tinh này phủ sóng từ 70 vĩ độ Bắc đến 70 vĩ độ Nam (trừ

2 vùng cực) Các vệ tinh quỹ đạo địa tĩnh có độ cao

36000 km so với bề mặt của trái đất và đường quỹ đạo nằm trên mặt phẳng xích đạo của trái đất

1.2.2.2 Hệ thống Vệ tinh GEOSAR

       

Vùng bao phủ của Vệ tinh Quỹ đạo cực LEOSAR

Vùng bao phủ của các Vệ tinh Quỹ đạo Địa tĩnh GEOSAR

(95.5°E) MSG

(0°)

Thành phần mặt đất của Hệ thống Cospas-Sarsat bao gồm:

• Đài Vệ tinh mặt đất Cospas – Sarsat

(LUT);

• Trung tâm Điều phối Thông tin Vệ tinh Cospas-Sarsat (MCC).

1.2.2 Thành phần mặt đất

1.2.2.1 Thành phần mặt đất

1.2.2.1.1 Đài Vệ tinh mặt đất Cospas – Sarsat (LUT);

Đài vệ tinh mặt đất

của hệ thống Cospas -

Sarsat được gọi là Đài

LUT (Local User

LEOLUT là một Đài thu mặt đất trong hệ thống LEOSAR Cospas - Sarsat thực hiện thu các tín hiệu phao từ vệ tinh quỹ đạo cực

Một Đài LEOLUT có ít nhất những thành phần và giao diện cơ bản sau:

• Anten và thiết bị thu vô tuyến điện;

• Bộ xử lý tín hiệu;

• Thời gian và/ hoặc tần số hệ thống phụ nói đến;

• Hệ thống truy theo vệ tinh;

• Giao diện với MCC liên đới

Hệ thống GEOSAR 406 MHz có thể cung cấp thông tin cho LEOLUT để có thể kết hợp 2 hệ thống GEO/LEO

1.2.2.1.1.1 Đài LEOLUT

Đài GEOLUT là một Đài thu mặt đất trong hệ thống GEOSAR Cospas - Sarsat có nhiệm vụ thu và

xử lý báo nạn cấp cứu từ phao 406 MHz và thực hiện giám sát băng tần.

GEOLUT gồm có các thành phần sau:

GEOLUT không sử dụng hiệu ứng dịch tần Doppler

để tính toán vị trí của phao báo nạn Tuy nhiên,

thông tin cung cấp là bức điện số của phao 406 MHz

và được chuyển tiếp tới MCC để phát lại tới MCC khác, RCC hoặc trung tâm phối hợp (SPOC)

1.2.2.1.1.1 Đài GEOLUT

Trung tâm này được

Dữ liệu được xử lý của MCC bao gồm:

- Dữ liệu báo động cấp cứu: là các dữ liệu báo động cấp cứu

phao 121.5/ 243 MHz và 406 MHz Các báo động 121.5 MHz chỉ gồm vị trí định vị do hệ thống LEOSAR cung cấp Đối với các phao 406 MHz dữ liệu báo động còn có thêm thông tin về số nhận dạng, vị trí định vị và các thông tin được mã hoá khác của Phao.

-Thông tin hệ thống: Thường được sử dụng duy trì hiệu quả

hoạt động của hệ thống Cospas - Sarsat và cung cấp cho người sử dụng độ chính xác và tần xuất dữ liệu báo động nếu có thể được Nó còn được sử dụng để trao đổi, phối hợp thông tin giữa các MCC, tiếp nhận các thông tin về các Vệ tinh quỹ đạo địa cực (vị trí, vận tốc, …) và chuyển các thông tin này tới Đài LUT.

Hệ thống Cospas - Sarsat có 2 chế độ làm việc, đó là:

- Chế độ làm việc khu vực (Local Mode) hay còn gọi là chế độ làm việc tức thời;

- Chế độ làm việc toàn cầu (Global Coverage Mode) hay còn gọi là chế độ bao phủ toàn cầu

Cả 2 loại phao 406 MHz và 121.5/ 243 MHz đều hoạt động ở chế độ tức thời nhưng phao 406 MHz còn có thể hoạt động ở dạng bao phủ toàn cầu

1.3 Chế độ làm việc

121.5/243 MHz

LEO Satellite

LUT

Các phao 121.5/243 MHz được

phát hiện khi phao, vệ tinh và

LUT phải nhìn thấy nhau

406 MHz

LEO Satellite

LUT

Phao 406 MHz được phát hiện và lưu trên vệ tinh sau đó phát xuống

1.4 Nguyên tắc hoạt động của Hệ thống

1.4.2 Nguyên lý hoạt động chung

Trong tình huống nguy hiểm cần sự trợ giúp khẩn cấp, phao được kích hoạt tự động hoặc nhân công sẽ phát tín hiệu cấp cứu lên vệ tinh trên tần số 406 MHz hoặc 121.5/243 MHz tuỳ thuộc loại phao được sử dụng.

Vệ tinh thu được tín hiệu cấp cứu sẽ ghi nhớ và phát chuyển tiếp xuống đài LUT thích hợp trên tần số 1544.5 MHz

1.4.2 Nguyên lý hoạt động chung (tiếp)

Trạm LUT sẽ xử lý tín hiệu cấp cứu, xác định vị trí phao sử dụng hiệu ứng Doppler hoặc từ thông tin về vị trí được mã hoá trong tín hiệu cấp cứu (đối với phao 406 MHz).

Tất cả các thông tin thu nhận đuợc về cấp cứu sẽ được chuyển đến MCC thích hợp.

MCC sẽ tập hợp thông tin từ LUT, thông tin

từ các MCC khác để đưa ra thông tin tổng

hợp chính xác về tình huống cấp cứu Sau

đó, MCC sẽ chuyển các thông tin tổng hợp

này đến RCC hay SPOC phù hợp

1.4.2 Nguyên lý hoạt động chung (tiếp)

1.5 Đăng ký, sử dụng và lắp đặt phao EPIRB trên tàu

 Các thuyền trưởng phải đảm bảo việc các phao EPIRB đã được đăng ký với cơ quan chức năng của nước mà tàu mang quốc tịch

 Các EPIRB cần được lắp đặt sao cho không bị tác động hoặc hoạt động ngẫu nhiên ngoài ý muốn Các EPIRB được gắn với dây treo nổi thích hợp để buộc vào bè cứu sinh và người ở dưới nước.

Lưu ý: Để phao EPIRB không bị kéo chìm theo tàu xuống dưới

nước, dây nổi không bao giờ được gắn với tàu hoặc bố trí bị mắc kẹt với tàu khi nổi tự do

 EPIRB không nên sử dụng nếu các tổ chức TKCN đã ở hiện trường Nếu trước đó đã hoạt động thì nó phải được tắt đi khi tổ chức cứu nạn đến

 Các phao EPIRB hỏng hoặc được sử dụng trên tàu đã bị phá huỷ sẽ không được hoạt động Trường hợp này phao phải được tháo pin và trả lại nó cho nhà sản xuất để cài đặt lại

1.6 Thủ tục thử EPIRB và các báo động giả

Các phao EPIRB cần được kiểm tra thử thường xuyên hàng tháng bằng cách ấn và tháo nút Test, sau đó có biểu hiện như sau:

- Đèn đỏ nháy một lần

- Trong vòng 30 giây, đèn đỏ sẽ loé sáng vài lần

- Sau 60 giây phao sẽ tự tắt

Nếu một phao EPIRB hoạt động ngẫu nhiên ngoài

ý muốn (trường hợp báo động giả), đài TTDH hay một đài bờ duyên hải phù hợp hay RCC phải được thông báo ngay rằng đó là báo động cấp cứu giả được phát và phải được báo huỷ Chi tiết của các RCC được nêu trong danh bạ các đài Duyên hải của ITU và nhiều ấn phẩm của Cơ quan quản lý quốc gia hoặc các nhà cung cấp dịch vụ

Mẫu Điện cấp cứu Cospas-Sarsat

Sự phát hiện ở các cự ly xa hơn sẽ có hiệu quả đối với máy bay, chẳng hạn như ở độ cao 3000 feet, radar máy bay sẽ trả lời tốt với khoảng cách 30 hải lý từ vị trí bộ SART.

2 Bộ phát đáp Radar TKCN SARTs (tiếp)

màn hình Radar sẽ xuất hiện 12 đốm sáng Những đốm sáng này sẽ chuyển thành đường tròn khi tàu SAR tiếp cận SART trong vòng 1 hải lý.

thu nhận trong khoảng cách hữu dụng, điều cơ bản là SART phải được đặt càng cao càng tốt.

Tín hiệu SART trên màn hình Radar có thể được nhận dạng

dễ hơn bằng cách làm lệnh điều hướng radar của bộ SART, đặc biệt trong trường hợp có nhiều nhiễu hoặc nhiễu mục tiêu

2 Bộ phát đáp Radar TKCN SARTs (tiếp)

Các thủ tục để thử thiết bị SART

nhìn.

phải được hiển thị.

Hết bài 13

2 Bộ phát đáp Radar TKCN SARTs (tiếp)

Xin trân trọng cảm ơn

sự lắng nghe của Quý vị !