RU2622390C2

RU2622390C2 - Station (system) of receiving and processing information from middle-orbital segment of space system for search and salvation and method of controlling this station antennas

Info

Publication number: RU2622390C2
Application number: RU2015146697A
Authority: RU
Inventors: Андрей Викторович Федосеев; Владимир Васильевич Селезнев; Дмитрий Валентинович Антонов; Надежда Юрьевна Белоглазова; Николай Вадимович Дедов; Анатолий Серафимович Суринов; Виктор Иванович Семин; Вячеслав Андреевич Архангельский; Анатолий Иванович Литвин
Priority date: 2015-10-29
Filing date: 2015-10-29
Publication date: 2017-06-15
Also published as: RU2015146697A

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: station for receiving information from the emergency position-indicating beacons of the space search and rescue system includes a single complex of processing and delivering information, containing hardware and software means for determining the coordinates and velocity vector of the beacon and controlling the guidance of antennas made full-turn to the medium-orbit satellite systems, and the information display means. The complex of processing and delivering information is connected to the information processing means of the said measuring complex via a switch-router and an Ethernet-type network, and provides control of this complex equipment. The method for controlling the guidance of antennas involves guiding the antennas of the station (system) for receiving and processing information for the predetermined time interval on a constellation of the medium-orbit spacecraft with the largest coverage area, in which the predetermined accuracy in determining the coordinates of the beacons is provided.

EFFECT: increasing the reliability of communication and the accuracy of determining the coordinates of the beacons.

9 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к технике космической связи и может быть использовано в космической системе поиска и спасания для приема и обработки сигналов от среднеорбитальных космических аппаратов системы КОСПАС-САРСАТ, оборудованных приемоответчиками (ретрансляторами) сигналов аварийных радиобуев (далее АРБ-406) с целью получения достоверной информации о факте и типе аварии, персональном номере и координатах АРБ-406 и передачи ее в Российский международный координационный центр системы КОСПАС-САРСАТ (далее КЦС).The present invention relates to space communications technology and can be used in a space search and rescue system for receiving and processing signals from medium-orbit spacecraft of the COSPAS-SARSAT system equipped with transponders (relays) of emergency beacon signals (hereinafter ARB-406) in order to obtain reliable information about the fact and type of accident, personal number and coordinates of ARB-406 and its transfer to the Russian international coordination center of the COSPAS-SARSAT system (hereinafter referred to as MCC).

В настоящее время спутниковая система КОСПАС-САРСАТ модернизируется путем установки поисково-спасательных ретрансляторов на борту космических аппаратов - российских ГЛОНАСС, американских GPS и европейских Galileo с высотой орбит от 19 тыс. до 23 тыс. км. Эти новые космические элементы сформируют новый сегмент системы КОСПАС-САРСАТ - среднеорбитальную спутниковую систему поиска и спасания. Наземные станции для приема сигналов от этих ИСЗ размещаются по всему миру, так чтобы обеспечить глобальное покрытие всей Земли. На каждой такой станции предусмотрено от 4 до 8-ми антенн, каждая из которых принимает сигналы от аварийных радиобуев, переданные через один из спутников-ретрансляторов. Подсоединенные к этим антеннам аналого-цифровые приемники выделяют сигнала аварийного радиобуя достоверную информацию и измеряют время прихода и частоту сигнала аварийного радиобуя на спутник.Currently, the COSPAS-SARSAT satellite system is being modernized by installing search and rescue transponders on board spacecraft - Russian GLONASS, American GPS and European Galileo with orbits ranging from 19 thousand to 23 thousand km. These new space elements will form a new segment of the COSPAS-SARSAT system - the mid-orbit satellite search and rescue system. Ground stations for receiving signals from these satellites are located around the world, so as to provide global coverage of the entire Earth. At each such station, 4 to 8 antennas are provided, each of which receives signals from emergency beacons transmitted through one of the satellite transponders. The analog-to-digital receivers connected to these antennas emit reliable beacon signal information and measure the time of arrival and frequency of the emergency beacon signal to the satellite.

Известна станция приема информации от аварийных радиобуев - MEOLUT-600 (производство Honeywell, США), предназначенная для приема и обработки сигналов АРБ-406 (далее – радиобуй), ретранслированных через среднеорбитальные космические аппараты и передачи достоверных посылок в КЦС. Станция MEOLUT-600 имеет в своем составе: изменяемое число параболических антенных систем (4 – 6), на каждой антенне размещается: полосовой фильтр и малошумящий усилитель с преобразователем частоты вниз. Блок обработки сигналов модели MEOLUT 600, включает аналого-цифровые приемники (далее АЦП) для каждой антенны, навигационный приемник глобальных навигационных спутниковых систем (Глонасс, GPS и Gallileo), процессор обработки измерений полученных от АЦП и вычисляющий координаты радиобуев, интерфейс с координационным центром системы. Наведение антенны – по программе.A well-known station for receiving information from emergency beacons is MEOLUT-600 (manufactured by Honeywell, USA), designed to receive and process ARB-406 signals (hereinafter referred to as a beacon) relayed through medium-orbit spacecraft and transmit reliable messages to the MCC. The MEOLUT-600 station includes: a variable number of parabolic antenna systems (4-6), each antenna contains: a band-pass filter and a low-noise amplifier with a frequency converter down. The MEOLUT 600 model signal processing unit includes analog-to-digital receivers (hereinafter ADCs) for each antenna, a navigation receiver for global navigation satellite systems (Glonass, GPS and Gallileo), a processor for processing measurements received from the ADC and calculating beacon coordinates, an interface with the system focal point . Aiming the antenna - according to the program.

Описание станции MEOLUT-600 приведено на сайте фирмы производителя www.gt.honeywell.com. Устройство станции MEOLUT-600 по функционально-структурной схеме наиболее близко к предложенному техническому решению и выбрано в качестве его ближайшего аналога.The MEOLUT-600 station is described on the manufacturer’s website www.gt.honeywell.com. The device of the MEOLUT-600 station according to the functional structural diagram is closest to the proposed technical solution and is selected as its closest analogue.

Основным недостатком станции MEOLUT-600 является низкая точность определения координат радиобуёв из-за низкой точности измерения несущей частоты радиобуя (среднее квадратичное отклонение ошибки измерения несущей частоты измеренное на MEOLUT-600 составляет 0,3 Гц) так, как на MEOLUT-600 измерения частот принимаемых сигналов радиобуёв, производятся с использованием участка сигнала посылки радиобуя длительностью 160 мс, где идет излучение сигнала радиобуя в режиме чистой несущей. Одновременно измеряется время приема сигнала (среднее квадратичное отклонение ошибки измерения времени приема сигнала, измеренное на MEOLUT-600 составляет 20 мкс). Такие точности измерения требуют одновременного приема сигнала радиобуя ретранслированных 4-мя или более спутниками в течение не менее 10 минут для обеспечения заданной точности определения местоположения радиобуёв (не хуже 5 км с вероятностью не менее 0,95 и то только, если геометрический фактор (DOP) конфигурации этих спутников не больше 1,4).The main disadvantage of the MEOLUT-600 station is the low accuracy of determining the coordinates of beacons due to the low accuracy of measuring the carrier frequency of the beacon (the standard deviation of the error of measurement of the carrier frequency measured on the MEOLUT-600 is 0.3 Hz), as on MEOLUT-600 the frequency measurements received beacon signals are produced using a portion of the beacon signal sending for a duration of 160 ms, where the beacon signal is emitted in pure carrier mode. At the same time, the signal reception time is measured (the standard deviation of the measurement error of the signal reception time measured on the MEOLUT-600 is 20 μs). Such measurement accuracy requires the simultaneous reception of a beacon signal relayed by 4 or more satellites for at least 10 minutes to ensure the specified accuracy of determining the location of beacons (at least 5 km with a probability of at least 0.95 and only if the geometric factor (DOP) configuration of these satellites is not more than 1.4).

Также, в связи с тем, что с каждой станции приёма и обработки информации, видимых в определенный момент спутников обычно оказывается больше, чем количество антенных систем на ней, возникает нерешённая в MEOLUT-600 задача планирования - на какие спутники в определенный момент нужно направлять антенные системы данной станции, чтобы обеспечить возможно большую площадь, на которой можно было бы определить координаты радиобуев с точностью, не хуже заданной. Кроме того, к недостаткам известной станции приема информации MEOLUT-600 можно отнести ее высокую стоимость.Also, due to the fact that from each information receiving and processing station that is visible at a certain moment there are usually more satellites than the number of antenna systems on it, an unresolved planning problem arises in MEOLUT-600 - which antennas should be directed to which satellites at a certain moment the system of the given station in order to provide the largest possible area on which it would be possible to determine the coordinates of the beacons with an accuracy no worse than the given. In addition, the disadvantages of the well-known MEOLUT-600 information receiving station include its high cost.

В свою очередь, предложенное техническое решение среднеорбитальной станции приема информации от радиобуёв космической системы поиска и спасания КОСПАС-САРСАТ (далее СПОИ-СО) позволяет устранить перечисленные недостатки MEOLUT и позволит предложить СПОИ-СО, обладающую высокой точностью приёма определения координат радиобуя при оптимальном количестве задействованного оборудования.In turn, the proposed technical solution of the medium-orbit station for receiving information from the beacons of the COSPAS-SARSAT space search and rescue system (hereinafter referred to as SPOI-CO) eliminates the listed drawbacks of MEOLUT and allows us to propose the SPOI-CO, which has high accuracy of receiving beacon coordinates with the optimal amount equipment.

Указанный выше технический результат достигается при использовании предложенной СПОИ-СО, представляющей собой совокупность информационно-измерительных комплексов (далее ИИК), содержащих взаимосвязанные между собой средства приёма сигнала от радиобуёв через среднеорбитальные ИСЗ спутниковых навигационных систем и совокупность соответствующих средств обработки информации, взаимодействующих с антенными постами (далее АП), а также средства управления и внешнего интерфейса. В отличие от аналога, СПОИ-СО включает единый комплекс обработки и выдачи информации (далее КОВИ). КОВИ содержит основной и резервный вычислительные системные блоки (ВСБ) – высокоскоростные серверы (далее ВСБ-С) для определения координат и вектора скорости радиобуя и управления азимутально-угломестным наведением антенн, выполненных полноповоротными, на среднеорбитальные ИСЗ спутниковых навигационных систем, а также средства отображения информации. ВСБ-С КОВИ подключены через коммутатор-маршрутизатор к КЦС КОСПАС-САРСАТ, средствам отображения геоинформационных систем, а также посредством сети типа Ethernet к средствам обработки информации упомянутых ИИК для обеспечения управления их оборудованием. СПОИ-СО представляет собой совокупность стандартизированных изделий.The technical result indicated above is achieved by using the proposed SPOI-SO, which is a set of information-measuring complexes (hereinafter IIC) containing interconnected means of receiving a signal from beacons through medium-orbit satellites of satellite navigation systems and a set of corresponding information processing means interacting with antenna posts (hereinafter referred to as AP), as well as controls and an external interface. Unlike the analogue, SPOI-SO includes a single complex for processing and issuing information (hereinafter referred to as KOVI). KOVI contains the main and backup computing system units (VSB) - high-speed servers (hereinafter referred to as VSB-S) for determining the coordinates and velocity vector of the beacon and controlling the azimuth and elevation guidance of antennas, made full-circle, to medium-orbit satellites of satellite navigation systems, as well as information display facilities . VSB-S KOVI is connected through the switch-router to the COSPAS-SARSAT MCC, to the means of displaying geographic information systems, and also via the Ethernet-type network to the information processing facilities of the mentioned IICs to ensure control of their equipment. SPOI-CO is a collection of standardized products.

Оборудование ИИК включает активную антенную систему (далее ААС), шкаф управления и аппаратную стойку. В состав ААС входит АП с параболической полноповоротной двухосной антенной, внешним приёмным устройством (далее ВПУ), содержащим облучатели и малошумящие усилители (далее МШУ) со встроенными полосовыми фильтрами, и системой наведения, а также коммутационный шкаф. Шкаф управления содержит промышленные контроллеры и соединён с коммутационным шкафом. В аппаратной стойке расположены основной и резервный аналого-цифровые приёмники сигнала от среднеорбитальных ИСЗ (далее АЦПРМ-СО) и основной и резервный вычислительные системные блоки (далее ВСБ).IIC equipment includes an active antenna system (hereinafter AAS), a control cabinet and a hardware rack. The AAS includes an AP with a parabolic full-rotary biaxial antenna, an external receiving device (hereinafter VPU) containing irradiators and low-noise amplifiers (hereinafter LNA) with built-in bandpass filters, and a guidance system, as well as a wiring closet. The control cabinet contains industrial controllers and is connected to the wiring closet. The main rack and the backup analog-to-digital signal receivers from the mid-orbit satellite (hereinafter ACPRM-SO) and the main and backup computing system units (hereinafter referred to as the VSB) are located in the equipment rack.

К расположенным в аппаратной стойке ВСБ подключены шкаф управления, коммутатор-маршрутизатор ИИК и жидкокристаллическая консоль, а так же основной и резервный АЦПРМ-СО. Шкаф управления подключён к ВСБ через шину типа Profibus. Коммутатор-маршрутизатор ИИК обеспечивает соединение с упомянутым коммутатором КОВИ. АЦПРМ-СО включает канал приёма сигналов от радиобуёв и канал приёма навигационного сигнала и соединён с ВПУ АП. АЦПРМ-СО для уменьшения ошибок измерения частоты принимаемых сигналов радиобуев, вызванных собственными шумами приемников спутников-ретрансляторов и наземных станций, производит измерение частоты сигнала радиобуя с использованием всей длительности сигнала посылки радиобуя 440 мс, а не только по участку чистой несущей длительностью 160 мс, и соответственно всей энергии сигнала. Для этого производится модуляция принятых СПОИ-СО сигналов радиобуев достоверной цифровой информацией, заложенной в сигналы, передаваемые тем же самым радиобуем, и выделенной из принятого сигнала в процессе его демодуляции и декодирования, взятой с обратным знаком (ремодуляция сигнала). Это преобразует весь принятый сигнал посылки этого радиобуя в немодулированную синусоиду, чем и обеспечивается получение минимально возможной ошибки измерения частоты радиобуя. Такой способ измерения частоты сигнала является новым (заявка на изобретение №2015119699) и позволяет повысить точность измерения частоты, по крайней мере, в 4-6 раза, что позволяет во столько же раз повысить точность определения координат радиобуев.The control cabinet, the IIC switch-router and the liquid crystal console, as well as the main and backup ATsPRM-SO are connected to the VSB located in the equipment rack. The control cabinet is connected to the VSB via a Profibus bus. The IKK switch-router provides a connection to the said KOVI switch. ATSPRM-SO includes a channel for receiving signals from beacons and a channel for receiving a navigation signal and is connected to the APU AP. To reduce the measurement errors of the frequency of the received beacon signals caused by the intrinsic noise of the receivers of satellite transponders and ground stations, the ACPRM-СО measures the frequency of the beacon signal using the entire duration of the beacon signal sending 440 ms, and not just the portion of the net carrier with a duration of 160 ms, and accordingly to all signal energy. To do this, modulation of the received bearer signals with optical signal information by reliable digital information embedded in the signals transmitted by the same beacon and extracted from the received signal in the process of its demodulation and decoding, taken with the opposite sign (signal remodulation) is modulated. This converts the entire received signal of sending this beacon into an unmodulated sine wave, which ensures the receipt of the minimum possible error in measuring the frequency of the beacon. This method of measuring the signal frequency is new (application for invention No. 2015119699) and allows to increase the accuracy of measuring the frequency by at least 4-6 times, which allows to increase the accuracy of determining the coordinates of beacons by the same amount.

КОВИ подключён через коммутатор-маршрутизатор данного комплекса к, вышеописанным ИИК-ам. Число ИИК-ов на СПОИ-СО может варьироваться, в зависимости от размеров и расположения территории обслуживаемой СПОИ-СО и возможности размещения на ней достаточного количества АП. К КОВИ могут быть подключены, как находящиеся в непосредственной видимости, так и удаленные ИИК-и. Оборудование КОВИ представляет собой серверную стойку, на которой размещены упомянутые основной и резервный ВСБ-С. К ВСБ-С подключен навигационный приёмник, коммутатор-маршрутизатор и жидкокристаллическая консоль. Средства отображения геоинформационных систем СПОИ-СО включают мультимедийный проектор, подключённый к серверу упомянутого КОВИ, экран и средства отображения спутниковых карт, например карт Google или Яндекс.KOVI is connected through the switch-router of this complex to the above IICs. The number of IIK-s on SPOI-CO can vary, depending on the size and location of the territory served by SPOI-CO and the possibility of placing enough AP on it. Both in immediate visibility and remote IIKs can be connected to the KOVI. The KOVI equipment is a server rack on which the mentioned primary and backup VSB-S are located. A navigation receiver, a switch-router and a liquid crystal console are connected to the VSB-S. Display tools for geographic information systems of the SPOI-SO include a multimedia projector connected to the server of the mentioned COVI, a screen and display tools for satellite maps, such as Google or Yandex maps.

Способ управления наведением антенн СПОИ-СО предусматривает наведение в определённый момент времени M антенн СПОИ-СО на M аппаратов, выбранных из N среднеорбитальных ИСЗ, причём M < N. В отличие от аналога, используют геоинформационную систему, в которой на карту земной поверхности нанесена сетка с равностоящими друг от друга узлами. Для узлов геоинформационной системы и выбранных среднеорбитальных ИСЗ, рассчитывают контрольный параметр, например, точность определения координат радиобуя. Выбирают узлы с уровнем контрольного параметра не меньше заданного. Совокупность таких узлов образует некоторую группу, границы которой образуют границы мгновенной зоны обслуживания для данного созвездия из M среднеорбитальных ИСЗ, видимого СПОИ-СО в заданный момент времени. Повторяют вышеописанные расчеты для всех возможных сочетаний из N видимых СПОИ-СО ИСЗ по M возможным. Сравнивают количество узлов зоны обслуживания в упомянутых группах и выбирают для наведения M антенн СПОИ-СО в течение заданного временного интервала созвездие из M среднеорбитальных космических аппаратов с наибольшим числом узлов зоны обслуживания в упомянутой группе. Возможным вариантом описанного алгоритма является вариант, в котором выбирают группу из М ИСЗ в которой точность определения координат в заданной зоне максимальна.A method for controlling the pointing of antennas of SDI-CO provides for pointing at a certain point in time M antennas of SDI-CO on M devices selected from N medium-satellite satellites, with M <N. In contrast to the analogue, a geographic information system is used in which a grid is applied to the earth's surface map with equally spaced nodes. For the nodes of the geographic information system and the selected mid-orbit satellites, a control parameter is calculated, for example, the accuracy of determining the coordinates of the beacon. Select nodes with the level of the control parameter not less than the specified one. The totality of such nodes forms a certain group, the boundaries of which form the boundaries of the instantaneous service area for a given constellation of M medium-orbiting satellites visible to the SARS-CO at a given time. Repeat the above calculations for all possible combinations of N visible SPOI-SO AES for M possible. The number of service area nodes in the said groups is compared, and a constellation of M medium-orbit spacecraft with the largest number of service area nodes in the said group is selected for guidance of the M antenna SPOI-CO during a given time interval. A possible variant of the described algorithm is a variant in which a group of M satellites is selected in which the accuracy of determining the coordinates in a given zone is maximum.

Предложенное изобретение поясняется чертежами: The proposed invention is illustrated by drawings:

фиг. 1 – состав СПОИ-СО, гдеFIG. 1 - composition SPOI-CO, where

1 – навигационные космические аппараты 1…n, 2 – передаваемые навигационные сигналы, 3 – ИИК_1…m, 4 – КОВИ, 5 – средства отображения, 6 – КЦС (КВЦ) КОСПАС; 1 - navigation spacecraft 1 ... n, 2 - transmitted navigation signals, 3 - IIC _{1 ... m} , 4 - KOVI, 5 - display means, 6 - KCC (CEC) COSPAS;

фиг. 2 – структурная схема ИИК,FIG. 2 is a structural diagram of the IIC,

где 7 – ААС, 8 – АП, 9 – коммутационный шкаф, 10 – приёмная антенна, 11 – система наведения, 12 – ВПУ, 13 – вторичный источник питания (далее ВИП), 14 – магистральный усилитель, 15 – шкаф управления, 16 – аппаратная стойка, 17 – блок приёмников, 18 – основной и 19 – резервный АЦПРМ-СО, 20 – основной и 21 – резервный источник вторичного питания (далее ИВП), 22 – коммутатор-маршрутизатор, 23 – основной и 24 – резервный ВСБ, 25 – основной и 26 – резервный ИБП, 27 – пульт ручного управления ААС, 28 – ЖК консоль, 29 – сервер питания; where 7 - AAS, 8 - AP, 9 - wiring closet, 10 - receiving antenna, 11 - guidance system, 12 - VPU, 13 - secondary power source (hereinafter VIP), 14 - main amplifier, 15 - control cabinet, 16 - hardware rack, 17 — receiver unit, 18 — primary and 19 — redundant ATSPRM-SO, 20 — primary and 21 — backup secondary power supply (hereinafter referred to as IWP), 22 — switch-router, 23 — primary and 24 — backup VSB, 25 - main and 26 - backup UPS, 27 - AAS manual control panel, 28 - LCD console, 29 - power server;

фиг. 3 – структурная схема КОВИ, гдеFIG. 3 is a structural diagram of KOVI, where

5 – средства отображения, 6 – КЦС (КВЦ) КОСПАС, 30 – серверная стойка, 31 – коммутатор-маршрутизатор, 32 – основной и 33 – резервный ВСБ-С, 34 – навигационный приёмник (далее НАП), 35 – блок согласования, 36 – антенна-приёмник, 37 – ЖК-консоль, 38 – основной и 39 – резервный ИБП, 40 – сервер питания.5 - display facilities, 6 - CSC (CEC) COSPAS, 30 - server rack, 31 - switch-router, 32 - primary and 33 - backup VSB-S, 34 - navigation receiver (hereinafter NAP), 35 - matching unit, 36 - receiver antenna, 37 - LCD console, 38 - main and 39 - backup UPS, 40 - power server.

СПОИ-СО (фиг. 1), включает ИИК 3 (от 4 до 7), КОВИ 4 (один комплект) и средства отображения геоинформационных систем 5 (один комплект). Составные части предлагаемого СПОИ-СО построены преимущественно из покупных стандартизованных изделий, что позволило существенно сократить стоимость и сроки разработки и изготовления СПОИ-СО. ИИК 3 и КОВИ 4 осуществляют между собой обмен информацией по сети Ethernet и могут быть расположены друг от друга на значительном расстоянии. ИИК 3 принимает от навигационных космических аппаратов 1 (ГЛОНАСС, GPS и Galileo), ретранслированные сигналы радиобуёв 2₁ (диапазон частот 1544,1-1544,9 МГц и 2226,0 МГц) системы КОСПАС-САРСАТ и навигационные сигналы 2₂ (диапазон частот 1575-1615 МГц) которые передаются в открытом коде. КОВИ 4 передаёт на средства отображения 5 данных о включившихся радиобуях и их координатах для отображения на карте Земного шара на экране, а также передаёт обработанную информацию, содержащую принятые данные о радиобуях, и вычисленных координатах места бедствия радиобуев в КЦС 6. КОВИ 4 так же осуществляет контроль за работоспособностью аппаратных единиц и программного обеспечения критичных элементов СПОИ-СО – АЦПРМ-СО 18,19, ВСБ 23, 24, ВСБ-С 32, 33. В случае сбоев в работе КОВИ 4 осуществляет переключение на резервные блоки и/или перезапускает соответствующие процессоры, а так же сообщает об этом операторам, которые могут связаться с техническими специалистами обслуживающим СПОИ-СО для ликвидации неисправности.SPOI-CO (Fig. 1), includes IIK 3 (from 4 to 7), KOVI 4 (one set) and means of displaying geographic information systems 5 (one set). The constituent parts of the proposed SPOI-CO are constructed mainly from purchased standardized products, which significantly reduced the cost and time of development and production of the SPOI-CO. IIC 3 and KOVI 4 exchange information between themselves over an Ethernet network and can be located at a considerable distance from each other. IIC 3 receives from navigation spacecraft 1 (GLONASS, GPS and Galileo), relayed beacon signals 2 ₁ (frequency range 1544.1-1544.9 MHz and 2226.0 MHz) of the COSPAS-SARSAT system and navigation signals 2 ₂ (frequency range 1575-1615 MHz) which are transmitted in open source. KOVI 4 transmits to the display means 5 data about the switched beacons and their coordinates for display on the globe map on the screen, and also transmits the processed information containing the received data about beacons and the calculated coordinates of the disaster site of the beacons to MCC 6. KOVI 4 also implements monitoring the operability of hardware units and software of critical elements SPOI-СО - АЦПРМ-СО 18,19, VSB 23, 24, VSB-S 32, 33. In the event of malfunctions, KOVI 4 switches to backup units and / or restarts from the corresponding processors, as well as informing the operators who can contact the technical specialists serving the software for the elimination of the malfunction.

ИИК 3 (фиг. 2) включает ААС 7, магистральный усилитель (далее МУ) 14, шкаф управления 15 и аппаратную стойку 16. Шкаф управления 15 и аппаратная стойка 16 расположены в помещении. ААС 7 включает АП 8 и коммутационный шкаф 9. IIC 3 (Fig. 2) includes AAC 7, a main amplifier (hereinafter referred to as MU) 14, a control cabinet 15 and a hardware rack 16. A control cabinet 15 and a hardware rack 16 are located in the room. AAS 7 includes AP 8 and a wiring closet 9.

АП 8 СПОИ-СО имеет следующие основные тактико-технические характеристики: тип антенны 10 – однозеркальная, двухдиапазонная параболическая приемная активная антенна; диаметр антенны – 3,5 м; поляризация принимаемого сигнала – левого и правого направления вращения с коэффициентом эллиптичности не более 1 дБ; рабочие частоты приема ретранслированных сигналов радиобуев - 1544,1-1544,9 МГц (поляризация левая) и 2226,5 МГц (поляризация левая), навигационного сигнала – 1575,0-1615,0 МГц (поляризация правая), коэффициент усиления антенны не менее 33 дБ на частотах 1544,1-1615,0 МГц и не менее 36 дБ на частотах 2226,5 МГц; шумовая температура при углах места более 15^оне более 60 К; система наведения антенны двухосная – азимутальная и угломестная; максимальная скорость поворота антенны 1,5^о/с; режимы управления – программное сопровождение по программе от ПЭВМ и ручное управление; диапазон рабочих температур от минус 40 до +50^оС, допустимые ветровые нагрузки до 25 м/с (рабочая) и 50 м/с (предельная). АП 8 также имеет концевые выключатели движения (далее КВ) – возвратный и невозвратный по азимуту и углу места (всего АП содержит 8 КВ).AP 8 SPOI-SO has the following main tactical and technical characteristics: antenna type 10 - single-mirror, dual-band parabolic receiving active antenna; antenna diameter - 3.5 m; polarization of the received signal — the left and right directions of rotation with an ellipticity coefficient of not more than 1 dB; operating frequencies for receiving relayed beacon signals - 1544.1-1544.9 MHz (left polarization) and 2226.5 MHz (left polarization), navigation signal - 1575.0-1615.0 MHz (right polarization), antenna gain of at least 33 dB at frequencies 1544.1-1615.0 MHz and at least 36 dB at frequencies 2226.5 MHz; noise temperature at elevation angles higher than 15 ^of not more than 60 K; biaxial antenna pointing system - azimuthal and elevation; maximum antenna rotation speed of 1.5 ^o / s; control modes - software support from a PC and manual control; operating temperature range from minus 40 to +50 ^о С, permissible wind loads up to 25 m / s (working) and 50 m / s (extreme). The AP 8 also has motion limit switches (hereinafter referred to as HF) - return and non-return in azimuth and elevation (total AP contains 8 kW).

АП 8 содержит коммуникационный шкаф 9, соединённый со шкафом управления 15, расположенным в помещении, рядом с аппаратной стойкой 16. Коммуникационный шкаф 9 представляет собой влагозащищенную металлическую клеммную коробку, в которой осуществляется коммутация соединений кабельной сети расположенной на АП 8 с подходящей к АП 8 кабельной сетью из помещения аппаратной стойки от шкафа управления 15.The AP 8 contains a communication cabinet 9 connected to a control cabinet 15 located in the room, next to the hardware rack 16. The communication cabinet 9 is a moisture-proof metal terminal box in which the cable network located on the AP 8 is switched with a cable suitable for the AP 8 network from the equipment rack room from the control cabinet 15.

АП 8 содержит ВПУ 12 и три ВИП 13. ВПУ 12 подключено к облучателю ААС 7 и аппаратно реализовано на основе полосового фильтра и малошумящего усилителя (далее МШУ). ВПУ 12, входящее в состав АП 8, содержит три облучателя и три МШУ со встроенными фильтрами. ВПУ 12 служит для фильтрации и предварительного усиления сигналов радиобуев, ретранслированных со среднеорбитальных ИСЗ в диапазоне частот: 1544 ГГц и 2226 ГГц (канал первый, на фиг. 2 обозначение 2₁), а также для фильтрации и предварительного усиления навигационных сигналов систем Глонасс, GPS и Galileo в диапазоне 1565÷1615 ГГц (канал второй, на фиг. 2 обозначение 2₂). Электропитание МШУ осуществляется от ВИП 13 который размещается на АП 8 ВИП 13 получает электропитание 220 В/50 Гц от шкафа управления 15 через коммутационный шкаф 9. ВИПы, входящие в состав АП, представляют собой преобразователи переменного напряжения ~220 В/50 Гц в постоянное 12-14 В, 2А. Всего в состав АП входят три ВИП для электропитания трёх МШУ.AP 8 contains VPU 12 and three VIP 13. VPU 12 is connected to the irradiator AAS 7 and is hardware-based on a bandpass filter and a low-noise amplifier (hereinafter LNA). VPU 12, which is part of AP 8, contains three feeds and three LNAs with integrated filters. VPU 12 is used for filtering and pre-amplification of beacon signals relayed from mid-satellite satellites in the frequency range: 1544 GHz and 2226 GHz (channel one, designation 2 ₁ in Fig. 2), as well as for filtering and pre-amplification of navigation signals of Glonass, GPS systems and Galileo in the range 1565–1615 GHz (second channel, designation 2 in FIG. ₂ ). The power of the LNA is provided from the VIP 13, which is located on the AP 8. The VIP 13 receives 220 V / 50 Hz power from the control cabinet 15 through the switch cabinet 9. The VIPs that are part of the AP are AC converters ~ 220 V / 50 Hz to DC 12 -14 V, 2A. In total, the structure of the AP includes three VIPs for powering three LNA.

Шкаф управления 15 осуществляет формирование сигналов управления приводами АП 8 по азимуту и углу места и осуществляет электроснабжение АП 8 от внешней трёхфазной сети через её преобразователи и фильтры. Шкаф управления 15, расположенный в помещении содержит три автоматических выключателя, два фильтра помех сети электропитания, преобразователи напряжения сети ~380 В/50 Гц, 3 фазы в сеть напряжения ~220 В/50 Гц, 1 ф для электропитания обмоток асинхронных двигателей для перемещения АП 8 по азимуту и углу места, два промышленных контроллера Siemens Micromaster которые преобразуют сигналы управления перемещением АП 8 по азимуту и углу места, поступающие по шине Profibus от ВСБ 23 (24) в токовые сигналы, которые подаются на обмотки асинхронных двигателей – приводов по азимуту и углу места. В случае выхода из строя основного ВСБ 23 шкаф управления 15 можно подсоединить к резервному ВСБ 24. Промышленные контролеры шины Profibus фирмы Siemens шкафа управления 15 управляют реле через которые поступает напряжение на обмотки асинхронных двигателей приводов по азимуту и углу места и на КВ. Контролер шины Profibus представляет собой высокотехнологичное устройство, позволяющее полностью проконтролировать работу двигателей, концевых выключателе. Контроллер имеет в памяти более сотни ситуаций о различных сбоях и отказах и совместно с сервисной программой, установленной на ВСБ 23 (24) позволяет легко настроить систему управления АП 8 и устранить любые возникшие неисправности.The control cabinet 15 generates control signals for the AP 8 drives in azimuth and elevation and provides power to the AP 8 from an external three-phase network through its converters and filters. The control cabinet 15, located in the room, contains three circuit breakers, two noise filters of the power supply network, voltage converters ~ 380 V / 50 Hz, 3 phases to a voltage network ~ 220 V / 50 Hz, 1 f for power supply of the windings of asynchronous motors to move the AP 8 in azimuth and elevation, two industrial Siemens Micromaster controllers that convert control signals for moving the AP 8 in azimuth and elevation, transmitted via Profibus from VSS 23 (24) to current signals that are fed to the windings of asynchronous motors - drives zimutu and elevation. In the event of a failure of the main VSB 23, the control cabinet 15 can be connected to the backup VSB 24. Industrial controllers for the Profibus bus from Siemens control cabinet 15 control the relays through which the voltage is supplied to the windings of the induction drive motors in azimuth and elevation and on the HF. The Profibus bus controller is a high-tech device that allows you to fully control the operation of motors, limit switches. The controller has more than a hundred situations in memory about various failures and failures and, together with the service program installed on the VSB 23 (24), makes it easy to configure the AP 8 control system and eliminate any malfunctions that arise.

Автоматический выключатель отключает напряжение электропитания на АП 8 в случае увеличения входного напряжения 380В выше нормы (380В+10%) или уменьшения ниже нормы (380В-20%), соответственно. Два автоматических контроллера электросети, один по азимуту другой по углу места, выключают подачу электропитания на асинхронные двигатели соответствующего привода при кратковременных скачках напряжения сети, коротком замыкании и холостом ходе вторичной сети. Автоматические контроллеры электросети имеют три положения – включено, выключено и сбой. От АП 8 в шкаф управления 15, через коммутационный шкаф 9 поступают сигналы с КВ (возвратного и невозвратного) АП 8 по азимуту и углу места. Из шкафа управления 15 в АП 8 через коммутационный шкаф 9 поступают сигнал замыкания КВ (при достижении АП границы перемещения по азимуту (-270^о, +270^о) или углу места (0, 90^о)).The circuit breaker disconnects the power supply voltage on the AP 8 in case of an increase in the input voltage of 380V above the norm (380V + 10%) or decrease below the norm (380V-20%), respectively. Two automatic power supply controllers, one in azimuth of the other in elevation, turn off the power supply to the asynchronous motors of the corresponding drive during short-term power surges, short circuit and idling of the secondary network. Automatic power controllers have three positions - on, off and failure. From AP 8 to the control cabinet 15, through the switching cabinet 9, signals from the HF (return and non-return) AP 8 are received in azimuth and elevation. Of the 15 control box 8 via the AP in control cabinet 9 receives a signal HF circuit (AP when the boundary movement azimuth ^(about -270, +270 ^o) or elevation (0, ^90)).

Аппаратная стойка 16 содержит один блок приёмников 17, один пульт ручного управления ААС 27, основной и резервный ВСБ 23 (24), один коммутатор-маршрутизатор 22, одну ЖК-панель 28 с консольными переключателями, два ИБП – основной 25 и резервный 26 и один сервер питания 29. В единый блок приёмников 17 стандартной ширины 19” для установки в аппаратную стойку 16 объединены АЦПРМ-СО 15 (16) и два ИВП – основной 20 и резервный 21. Основной 18 и резервный 19 АЦПРМ-СО ИИК 1 представляют собой аналого-цифровые устройства и обеспечивают приём сигналов радиобуёв ретранслируемых на частоте 1544,1 (Gallileo), 1544,5 (GPS), 1544,9 («Глонасс») и 2226,0 МГц (GPS DASS) и навигационного сигнала 1575,0 МГц (GPS, Gallileo) и Глонасс (1575,0-1615,0 МГц). Между ВПУ 12 и АЦПРМ-СО 18 (19) при расстоянии между АП 8 и аппаратной стойкой 16, расположенной в помещении более 50-70 м устанавливается магистральный усилитель 14 для компенсации потерь сигнала в кабеле. Таким образом, блок приёмников 17 с входящим в него основным 18 и резервным 19 АЦПРМ-СО и основным 20 и резервным 21 ИВП, коммутатор-маршрутизатор 22, ВСБ (основной 23 и резервный 24), ИБП (основной 25 и резервный 26), пульт ручного управления ААС 27, ЖК консоль 28 и сервер питания 29 размещаются в аппаратной стойке 16 высотой 33U, установленной в кондиционированном помещении.The hardware rack 16 contains one receiver unit 17, one AAS 27 manual control panel, a primary and backup FSB 23 (24), one switch-router 22, one LCD panel 28 with console switches, two UPSs - the main 25 and the backup 26 and one power server 29. In a single receiver unit 17 of a standard 19 ”width for installation in a hardware rack 16, the ATsPRM-SO 15 (16) and two IWPs are combined — the main 20 and standby 21. The main 18 and standby 19 ATsPRM-SO IIK 1 are analog -digital devices and provide reception of beacon signals to relay frequencies of 1544.1 (Gallileo), 1544.5 (GPS), 1544.9 (Glonass) and 2226.0 MHz (GPS DASS) and the navigation signal 1575.0 MHz (GPS, Gallileo) and Glonass (1575 , 0-1615.0 MHz). Between VPU 12 and ATsPRM-SO 18 (19) with the distance between the AP 8 and the hardware rack 16 located in the room more than 50-70 m, a main amplifier 14 is installed to compensate for signal loss in the cable. Thus, the receiver unit 17 with the main 18 and the backup 19 of the ATsPRM-SO and the main 20 and the backup 21 of the IWP, switch-router 22, VSB (main 23 and backup 24), UPS (main 25 and backup 26), remote control manual control AAC 27, the LCD console 28 and the power server 29 are located in a hardware rack 16 with a height of 33U, installed in an air-conditioned room.

Основной 18 и резервный 19 АЦПРМ-СО, входящие в блока приёмников 17 соединены соответственно с основным 23 и резервным 24 ВСБ. Основной 23 и резервный 24 ВСБ соединены со шкафом управления 15 ААС 7. Шкаф управления 15 ААС 7 соединён с ВСБ 23 (24) по шине Profibus и содержит два идентичных канала управления приводами АП 8 по азимуту и углу места на основе промышленных контролеров Profibus фирмы Siemens. Пульт ручного управления 27 служит для ручного перемещения АП 8 по азимуту и углу места и используется для проверки работоспособности двигателей и КВ АП.The main 18 and backup 19 of the ATsPRM-SO included in the receiver unit 17 are connected respectively to the main 23 and backup 24 of the FSB. The main 23 and reserve 24 VSB are connected to the 15 AAS 7 control cabinet. The 15 AAS 7 control cabinet is connected to the VSB 23 (24) via the Profibus bus and contains two identical control channels for the AP 8 drives in azimuth and elevation based on Siemens Siemens industrial controllers Profibus . The manual control 27 is used to manually move the AP 8 in azimuth and elevation and is used to check the operability of engines and HF AP.

КОВИ 4 содержит следующие элементы коммутатор-маршрутизатор 31, основной 32 и резервный 33 ВСБ-С, НАП 34 в который входит антенна-приемник 36 и блок согласования 35, ЖК консоль 37, ИБП (основной 38 и резервный 40) и сервер питания 40. Все приборы КОВИ 4 размещаются в серверной стойке 30 имеющей высоту 33 U, установленной в кондиционированном помещении. Совмещенный GPS/ГЛОНАСС/Galileo НАП 34 обеспечивает КОВИ 4 эфемеридами и частотно-временными поправками навигационных ИСЗ. ВСБ-С (35, 36) КОВИ 2 рассчитывают данные для системы наведения 11 для тех навигационных ИСЗ, которые обеспечивают оптимальную зону обслуживания СПОИ-СО на каждый момент времени. Точное значение азимута и угла видимости определяют согласно заданному алгоритму. ПЭВМ оператора КОВИ 4 через коммутатор-маршрутизатор 31 соединены с основным внешним абонентом: КЦС 6 КОСПАС, являющимся потребителем аварийной информации о радиобуях. ЖК-панель 37 с консольными переключателями представляют собой устройство, включающее ЖК монитор с клавиатурой и трекболом «мышь», а также консольный переключатель, с помощью которого на экран ЖК монитора можно вывести изображение рабочего стола Windows ПЭВМ оператора КОВИ или изображение которое выводиться на мультимедийный проектор, входящий в состав средства отображения геоинформационных систем 5 СПОИ-СО.KOVI 4 contains the following elements of the switch-router 31, the main 32 and backup 33 VSB-S, NAP 34 which includes the receiver antenna 36 and the matching unit 35, LCD console 37, UPS (main 38 and backup 40) and a power server 40. All KOVI 4 devices are located in a server rack 30 having a height of 33 U installed in an air-conditioned room. Combined GPS / GLONASS / Galileo NAP 34 provides KOVI with 4 ephemeris and time-frequency corrections of navigation satellites. VSB-S (35, 36) KOVI 2 calculates the data for guidance system 11 for those navigation satellites that provide the optimal service area of SPOI-CO at each time point. The exact value of the azimuth and angle of visibility is determined according to a given algorithm. The operator’s personal computer KOVI 4 through the switch-router 31 is connected to the main external subscriber: MCC 6 COSPAS, which is a consumer of emergency information about beacons. The LCD panel 37 with console switches is a device that includes an LCD monitor with a keyboard and trackball “mouse”, as well as a console switch with which to display on the LCD screen an image of the Windows desktop PC of the KOVI operator or an image that is displayed on a multimedia projector , which is part of the means for displaying geographic information systems 5 SPOI-СО.

ИИК 1 и КОВИ 4 обмениваются информацией по сети Ethernet, которая допускает значительное удаление (от сотен метров до 1-5 тыс. км) между ИИК 1 и КОВИ 4. В настоящее время в АО «Российские космические системы» расстояние между ИИК 3 и КОВИ4 составляет 200 м.IIC 1 and KOVI 4 exchange information via Ethernet, which allows significant removal (from hundreds of meters to 1-5 thousand km) between IIK 1 and KOVI 4. At present, the distance between IIC 3 and KOVI4 in JSC Russian Space Systems is 200 m.

Средства отображения геоинформационных систем 5 содержат один мультимедийный проектор и один экран, на который выводится спутниковая географическая карта Земного шара (Яндекс, Google) c нанесенными на нее метками радиобуев по координатам, которые вычислены на КОВИ 4 за последние 3 ч (6, 9, 12, 15, 18 или 24 ч). Мультимедийный проектор связан с компьютером КОВИ 4 по VGA кабелю и позволяет вывести на большой экран размером 2х4 (или 6х4 м) картинку Земного шара с координатами мест срабатывания радиобуёв и данными содержащимися в посылке радиобуёв. Эта информация позволяют оператору быстро и точно определить факт и место срабатывания радиобуя, его государственную принадлежность, тип (морской, авиационный, персональный, тестовый, орбитографический и т.д.), серийный номер, и при необходимости зону ответственности поисково-спасательных служб в которой произошло включение радиобуя. Средства отображения позволяют легко определить случайные срабатывания радиобуя в режиме встроенного контроля, На спутниковых картах хорошо видны взлётно-посадочные полосы аэродромов, рядом с которыми, как правило, находятся летательные аппараты (самолеты и вертолеты), где и проходит режим встроенного контроля радиобуя перед взлётом летательного аппарата.Display facilities for geographic information systems 5 contain one multimedia projector and one screen, on which a satellite geographic map of the globe (Yandex, Google) is displayed with beacon marks applied to it by coordinates calculated on KOVI 4 over the past 3 hours (6, 9, 12 , 15, 18 or 24 hours). The multimedia projector is connected to the KOVI 4 computer via a VGA cable and allows you to display on the large screen 2x4 (or 6x4 m) a picture of the globe with the coordinates of the beacon triggering locations and the data contained in the beacon package. This information allows the operator to quickly and accurately determine the fact and place of operation of the beacon, its nationality, type (marine, aviation, personal, test, orbitographic, etc.), serial number, and, if necessary, the area of responsibility of search and rescue services in which beacon turned on. Display tools make it easy to identify random beacon operations in the built-in control mode. On satellite maps, the runways of aerodromes are clearly visible, next to which, as a rule, there are aircraft (aircraft and helicopters), where the built-in beacon monitoring mode takes place before take-off apparatus.

СПОИ-СО работает следующим образом.SPOI-CO works as follows.

ИИК 3 принимают сигналы радиобуёв, ретранслированные через среднеорбитальные ИСЗ «Глонасс», GPS и Galileo. Полноповоротная ААС 7 с рефлектором диаметра 3,5 м принимает сигналы радиобуёв, ретранслированные навигационными ИСЗ систем Глонасс, GPS и Gallileo 1. ВПУ 12 обеспечивает предварительное усиление сигнала и фильтрацию от помех. Оконечный результат времени приема сообщения радиобуя (τ_i) определяется как момент приема изменения фазы (сверху вниз, от значения 1,1 рад до значения минус 1,1 рад) 25-го бита информации в посылке радиобуя на входе ретранслятора навигационного ИСЗ. Сигналы двух каналов – ретранслированного сигнала радиобуя и навигационного от двух МШУ поступают на два СВЧ-входа АЦПРМ-СО 18 (19), понижаются по частоте, обрезаются по полосе и оцифровываются. Полученные 4÷7 значения несущей частоты (f_i, i=4÷7) и времени приёма (τ_i, i=4÷7) сигнала радиобуя позволяют решить задачу определения координат места бедствия по одной переданной посылке.IIC 3 receives beacon signals relayed through the mid-orbit satellites Glonass, GPS and Galileo. The full-rotary AAS 7 with a 3.5 m diameter reflector receives beacon signals relayed by the navigation satellites of the Glonass, GPS and Gallileo 1 systems. The VPU 12 provides preliminary signal amplification and filtering from interference. The final result of the reception time of the beacon message (τ _i ) is defined as the moment of reception of the phase change (from top to bottom, from 1.1 rad to minus 1.1 rad) of the 25th bit of information in the beacon sending at the input of the navigation satellite repeater. The signals of two channels — the relayed signal of the beacon and navigation signal from two LNAs — are fed to two microwave inputs of the ATsPRM-SO 18 (19), reduced in frequency, cut off in a strip, and digitized. Received 4 ÷ 7 values of the carrier frequency (f _i , i = 4 ÷ 7) and the time of reception (τ _i , i = 4 ÷ 7) of the beacon signal allow us to solve the problem of determining the coordinates of the disaster from one transmitted message.

Предлагаемая СПОИ-СО обеспечит повышенную точность измерения несущей частоты радиобуёв (f_i) на всей длине сообщения (440 мс) радиобуя, что позволит определять местоположение одновременно не менее 150 терпящих бедствие радиобуёв с точностью не хуже 5 км (с вероятностью более 95%) во всей зоне обслуживания СПОИ-СО, в том числе в высоких широтах (выше 70-76^о).The proposed SPOI-CO will provide increased accuracy in measuring the carrier frequency of the beacons (f _i ) over the entire length of the message (440 ms) of the beacon, which will allow the location of at least 150 distressed beacons simultaneously with an accuracy of at least 5 km (with a probability of more than 95%) during the entire service area of SPOI-CO, including in high latitudes (above 70-76 ^o ).

Оптимальное планирование наведения средств ААС 7 на среднеорбитальные навигационные ИСЗ для минимизации ошибки определения координат радиобуев (среднее квадратическое отклонение ошибки определения координат должно быть не более 5 км) обеспечивается КОВИ 4 СПОИ-СО, решающего следующие задачи: планирование наведения ААС 7 на ИСЗ с ретрансляторами сигналов радиобуев; определение координат и вектора скорости радиобуя – решение навигационной задачи; формирование и выдача в систему передачи информации по сети Интернет сообщений в КЦС 6; управление работой всех средств СПОИ-СО и решение задач по парированию сбоев и неисправностей в их работе. Программное обеспечение КОВИ 4 СПОИ-СО решает задачу непрерывного круглосуточного приема сигналов радиобуёв, их обработки, обмена целевой, контрольной и управляющей информацией с КЦС 6 КОСПАС.Optimal planning of guidance of AAS 7 means to mid-orbit navigation satellites to minimize beacon coordinates error (the root-mean-square deviation of coordinate determination errors should be no more than 5 km) is provided by KOVI 4 SPOI-SO, which solves the following tasks: planning of guidance of AAS 7 to satellites with signal relays beacons; determination of coordinates and velocity vector of a beacon - solving a navigation problem; formation and delivery to the system of information transmission over the Internet of messages in MCC 6; management of the work of all means of SPOI-CO and the solution of tasks to counteract failures and malfunctions in their work. The software KOVI 4 SPOI-SO solves the problem of continuous round-the-clock reception of beacon signals, their processing, exchange of target, control and control information with MCC 6 COSPAS.

Входной информацией ВСБ 23 (24) КОВИ 4 являются исходные данные для наведения на навигационные ИСЗ 1; информация от НАП 34 с эфемеридами и частотно-временной последовательностью; информация от системы наведения 11 о текущем положении антенной системы 10; информация о состоянии системы электропитания изделия, получаемая от ИБП 25, 26 и сервера питания 29. Наведение АП 8 на среднеорбитальный ИСЗ осуществляется в автоматизированном режиме по программе с ВСБ 23 (24) либо в ручном режиме с пульта ручного управления 27. Программное обеспечение, обеспечивающее наведения АП 8 на ИСЗ, предусматривает использование стандартных библиотек управления движением двигателей по углу места и азимуту для слежения за ИСЗ без участия оператора. Эфемериды и частотно-временные поправки навигационных ИСЗ поступают в ВСБ 23 (24) от НАП 34 либо по сети Интернет с общедоступного сайта www.celestrak.com/norad. Пульт ручного управления ААС 27 позволяет, при необходимости, вручную навести антенну на ИСЗ при первичной установке, ремонте и т.п. При достижении антенной системой 10 возвратного КВ, антенна останавливается, но может быть выведена из этого положения по программе от ВСБ 23 (24) или от пульта ручного управления 27. При достижении антенной невозвратного КВ, антенна не может быть выведена из этого положения по программе – требуется вмешательство технических специалистов обслуживающих СПОИ-СО. Выходной информацией СПОИ-СО, передаваемой потребителю в лице КЦС 6 КОСПАС, является информация о радиобуях и их координатах, а так же информация о работоспособности СПОИ-СО.Input information VSB 23 (24) KOVI 4 are the source data for guidance on the navigation satellite 1; information from NAP 34 with ephemeris and time-frequency sequence; information from the guidance system 11 about the current position of the antenna system 10; information on the state of the product’s power supply system received from UPS 25, 26 and power server 29. Guidance of the AP 8 to the medium-orbit satellite is carried out in the automated mode according to the program with the VSB 23 (24) or in manual mode from the hand-held control panel 27. Software providing pointing AP 8 to the satellite, provides for the use of standard libraries for controlling the movement of engines by elevation and azimuth to track the satellite without operator intervention. Ephemeris and time-frequency corrections of navigational satellites are received in VSB 23 (24) from NAP 34 or via the Internet from the public website www.celestrak.com/norad. The AAS 27 manual control panel allows, if necessary, manually pointing the antenna to the satellite during initial installation, repair, etc. When the antenna system 10 reaches the return HF, the antenna stops, but can be removed from this position according to the program from BSS 23 (24) or from the handheld 27. When the antenna reaches the irrevocable HF, the antenna cannot be removed from this position according to the program - It requires the intervention of technical specialists serving SPOI-SO. The output information of the SPOI-SO transmitted to the consumer in the face of COSPOS 6 MCC is information on the beacons and their coordinates, as well as information on the health of the POI-CO.

Алгоритмы, используемые ВСБ 23 (24) КОВИ СПОИ-СО, обеспечивают расчёт целеуказаний для наведения ААС 7 на среднеорбитальные навигационные ИСЗ систем Глонасс, GPS и Gallileo 1, содержащие ретрансляторы системы КОСПАС-САРСАТ, для обеспечения по максимальной по площади зоны обслуживания либо минимизации ошибки определения координат радиобуёв для зоны видимости меньшей площади. Данные алгоритм основан на решении задачи выбора из N космических аппаратов созвездия из M аппаратов, наилучшим образом подходящих для наведения антенн СПОИ-СО на среднеорбитальные ИСЗ, исходя из максимума площади зоны обслуживания системы из М среднеорбитальных космических аппаратов при вероятности определения координат радиобуя более 0,95 с ошибкой не более 5 км.The algorithms used by VSB 23 (24) KOVI SPOI-SO provide target designation for guidance of the AAS 7 to the mid-orbit navigation AES of the Glonass, GPS and Gallileo 1 systems, containing COSPAS-SARSAT system repeaters, to ensure the maximum coverage area or minimize error determining beacon coordinates for a smaller area of visibility. This algorithm is based on solving the problem of choosing from N spacecraft a constellation of M vehicles that are best suited for pointing SPOI-CO antennas to medium orbit satellites based on the maximum area of the service area of a system of M medium orbiting spacecraft with a probability of determining beacon coordinates of more than 0.95 with an error of not more than 5 km.

Для решения поставленной задачи на поверхности Земли вводится сетка равноотстоящих друг от друга узлов, то есть создаётся геоинформационная система, в узлах сетки будут размещены источники радиосигнала – аварийные радиобуи. Для каждого из таких узлов вычисляется вероятность того, что его координаты будут вычислены с ошибкой не более 5 км с вероятностью более 0,95, узел включается в зону обслуживания текущего созвездия при выполнении данного условия. Полученное созвездие имеет одномоментную наибольшую площадь. Для полностью развернутой группировки в большинстве случаев за 30 минут площадь обслуживания меняется не более чем на 5% (иногда на 15%). Соответственно, найдя все узлы, отвечающие условиям точности определения местоположения, можно рассчитать одномоментную площадь обслуживания созвездия. Оптимальное для наведения антенн созвездие находится путем полного перебора всех возможных созвездий –

, состоящих из видимых на данный момент космических аппаратов, то есть перебором всех доступных созвездий, для которых найдена одномоментная зона обслуживания. В итоге, выбирают созвездие с наибольшим количеством узлов зоны обслуживания, то есть с наибольшей площадью обслуживания. На выбранное подобным образом созвездие из M среднеорбитальных космических аппаратов наводятся M антенн станции приёма и обработки информации. Выбранное созвездие можно считать оптимальным в течение 30 минут либо в течение иного заданного интервала времени.To solve this problem, a grid of equally spaced nodes is introduced on the Earth’s surface, that is, a geographic information system is being created, radio signal sources — emergency beacons — will be placed in the grid nodes. For each of these nodes, the probability is calculated that its coordinates will be calculated with an error of not more than 5 km with a probability of more than 0.95, the node is included in the service area of the current constellation when this condition is met. The resulting constellation has the largest instantaneous area. For a fully deployed group, in most cases in 30 minutes the service area changes by no more than 5% (sometimes by 15%). Accordingly, after finding all the nodes that meet the conditions for the accuracy of determining the location, you can calculate the instantaneous service area of the constellation. The optimal constellation for pointing the antennas is found by exhaustive search of all possible constellations -

, consisting of currently visible spacecraft, that is, by exhaustive search of all available constellations for which an instantaneous service area has been found. As a result, the constellation with the largest number of service area nodes, that is, with the largest service area, is selected. M antennas of a receiving and processing station are directed to a constellation of M medium-orbit spacecraft selected in a similar fashion. The selected constellation can be considered optimal for 30 minutes or for another specified time interval.

Таким образом, СПОИ-СО обеспечит при непрерывном круглосуточном функционировании требуемые характеристики приема радиосигналов радиобуёв на частоте 1544,1-2226,0 МГц, с навигационных искусственных спутников Земли, выделение и предварительную обработку цифровой информации радиобуев, решение навигационной задачи, определение широты и долготы радиобуя и передачу достоверной информации от радиобуя с координатами места бедствия в систему связи для передачи данных в КЦС КОСПАС для дальнейшей обработки и распространения информации поисково-спасательным службам и других стран мира.Thus, SPOI-CO will provide, with continuous round-the-clock operation, the required characteristics of the reception of radio signals of beacons at a frequency of 1544.1-2226.0 MHz, from navigation artificial Earth satellites, the selection and preliminary processing of digital information of beacons, the solution of the navigation problem, the determination of the latitude and longitude of the beacon and transmitting reliable information from the beacon with the coordinates of the disaster site to a communication system for transmitting data to COSPAS MCC for further processing and dissemination of search and information related services and other countries of the world.

Claims

1. A station for receiving and processing information from the mid-orbit segment of the space search and rescue system, which consists of several information-measuring complexes containing interconnected

a set of means for receiving signals from medium-orbit satellites of satellite navigation systems with beacons of emergency beacon signals installed on them and

the combination of appropriate information processing tools that interact with antenna posts, as well as management tools and an external interface, characterized in that it includes

a single complex of processing and issuing information containing

primary and backup computing system units - high-speed servers - for

determining the coordinates and velocity vector of the beacon and

control azimuth and elevation guidance of antennas, made full-circle, on the mid-orbit satellite of satellite navigation systems, and

means for displaying information, moreover

these computing system units - high-speed servers of the complex for processing and issuing information - are connected through a switch-router to

focal point of the space search and rescue system,

means of displaying geographic information systems, as well as via an Ethernet-type network, to information processing means of the mentioned information-measuring complex to ensure control of the equipment of the information-measuring complex.

2. The station according to claim 1, characterized in that the equipment of the said information-measuring complex includes

an active antenna system, which includes the specified antenna post with a parabolic full-rotary biaxial antenna, an external receiving device containing irradiators and low-noise amplifiers with built-in band-pass filters, and a guidance system, as well as a wiring closet,

a control cabinet based on industrial controllers connected to a wiring closet,

the hardware rack on which the primary and backup computing system units are located, to which are connected

a control cabinet (via a Profibus type bus), a switch-router of the information-measuring complex, providing a connection to the said switch of the information processing and output complex, a liquid crystal console, and

primary and backup analog-to-digital signal receivers from medium-orbit satellites containing

a channel for receiving signals from emergency beacons and a channel for receiving a navigation signal and connected to an external receiving device of the antenna post.

3. The station according to claim 2, characterized in that the analog-to-digital signal receiver from the medium-orbit satellites of the information-measuring complex provides

modulation of the received signals of the packages of emergency beacons with reliable digital information embedded in the signals transmitted by the beacon and extracted from the received signals in the process of its demodulation and decoding, taken with the opposite sign.

4. The station under item 1, characterized in that the complex of processing and issuing information is connected through

the switch-router of this complex to at least four information-measuring complexes, similar to the one mentioned, located compactly on a given territory or remote from it, i.e.

the minimum number of used information-measuring complexes and, accordingly, signal reception paths from emergency beacons is four.

5. The station according to claim 4, characterized in that the maximum number of used information-measuring complexes and, accordingly, signal reception paths from emergency beacons is seven.

6. The station under item 1, characterized in that the equipment of the said complex of processing and issuing information is a server rack on which are located

the mentioned primary and backup high-speed servers (computing system units) to which the navigation receiver, switch-router, and liquid-crystal console are connected.

7. The station according to claim 1, characterized in that the means of displaying geographic information systems include a multimedia projector connected to the server of the said complex for processing and issuing information, a screen and means for displaying satellite maps.

8. The station according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that it is a collection of standardized products.

9. A method for controlling the guidance of antennas of a station for receiving and processing information according to any one of paragraphs. 1-8, providing

pointing at a certain point in time M antennas of a receiving and processing station to M devices selected from N medium-satellite satellites, M <N, characterized in that

use a geographic information system in which a grid with equally spaced nodes is applied to a map of the earth’s surface,

for the mentioned nodes of the geographic information system, a control parameter is calculated, for example, accuracy, an error in determining the coordinates of the radio signal source with a given probability, determined from the measurements received from the satellite for each specific variant of choosing M satellite from the N possible ones, and nodes of the service area with an acceptable predetermined control level are selected parameter

form a group of nodes of service areas for each constellation of M average orbiting satellites visible to the station for receiving and processing information at a given point in time,

comparing the number of nodes of the service area in the said groups and

a constellation of M medium-orbit spacecraft with the largest number of service area nodes in the said group is selected for guidance of the M antennas of the information receiving and processing station for a given time interval.