RU68139U1

RU68139U1 - EMERGENCY RADIO-BEAM OF SPACE SEARCH AND RESCUE SYSTEM

Info

Publication number: RU68139U1
Application number: RU2007123471/22U
Authority: RU
Inventors: Леонид Васильевич Брылев; Николай Вадимович Дедов; Денис Анатольевич Киршин
Priority date: 2007-06-22
Filing date: 2007-06-22
Publication date: 2007-11-10

Abstract

Аварийный радиобуй космической системы поиска и спасания, содержащий передающую антенну и радиомодуль, в состав которого входит датчик аварийного включения, программно-временное устройство, передатчик сигнала цифрового сообщения и блок автономного питания, причем радиобуй дополнительно снабжен приемником глобальной навигационной спутниковой системы, встроенным в корпус аварийного радиомаяка. Приемник глобальной навигационной спутниковой системы является многоканальный многосистемный приемником, выполненным с возможностью использования в известных навигационных спутниковых системах с возможностью работы по сигналам любой необходимой комбинации навигационных спутниковых систем, например, ГЛОHACC/GPS/Galileo или ГЛОНАСС/GPS/Galileo/Compass. Приемник глобальной навигационной спутниковой системы подключен к приемной антенне и к внутреннему либо внешнему дополнительному источнику электропитания. Предложенное техническое решение повысит безопасность эксплуатации подвижных объектов и обеспечит гарантированную передачу сигнала оповещения об аварии. 4 ил.An emergency beacon of the space search and rescue system, containing a transmitting antenna and a radio module, which includes an emergency start sensor, a program-time device, a digital signal transmitter and an autonomous power supply unit, the beacon additionally equipped with a global navigation satellite system receiver integrated into the emergency case a beacon. The receiver of the global navigation satellite system is a multi-channel multi-system receiver configured to be used in known navigation satellite systems with the ability to work on the signals of any desired combination of navigation satellite systems, for example, GLACC / GPS / Galileo or GLONASS / GPS / Galileo / Compass. The receiver of the global navigation satellite system is connected to a receiving antenna and to an internal or external additional power source. The proposed technical solution will increase the safety of operation of moving objects and provide guaranteed transmission of an alert signal about an accident. 4 ill.

Description

Предложенное техническое решение относится к области техники космической связи и может быть использовано для передачи пространственно привязанной информации (цифрового сообщения об аварии, кода принадлежности и точных координат объекта) через искусственные спутники Земли международной космической системы поиска и спасания КОСПАС-САРСАТ в аварийной ситуации.The proposed technical solution relates to the field of space communications technology and can be used to transmit spatially-linked information (digital accident message, membership code and exact coordinates of the object) via artificial Earth satellites of the COSPAS-SARSAT international space search and rescue system in an emergency.

В настоящее время известны аварийные радиобуи космической системы поиска и спасания КОСПАС-САРСАТ, предназначенные для передачи информации (цифрового сообщения об аварии, кода принадлежности объекта) через искусственные спутники Земли и способные принимать данные о местоположении (точные координаты) от внутренних или внешних навигационных приемников глобальных навигационных спутниковых систем (главным образом системы GPS) для передачи точных координат в цифровом сообщении об аварии. В качестве ближайшего аналога предлагаемого технического решения выбран аварийный радиомаяк космической системы поиска и спасания КОСПАС-САРСАТ известный из патента RU 2157546, предназначенный для определения координат воздушных судов терпящих бедствие, с использованием доплеровского метода определения координат в системе КОСПАС-САРСАТ на основе низкоорбитальных ИСЗ. Аварийный радиомаяк известной конструкции включает устройство включения, передающую антенну и радиомодуль, в состав которого входит датчик аварийного включения, программно-временное устройство, передатчик сигнала цифрового сообщения и блок автономного питания, и дополнительно снабжен приемником глобальной навигационной спутниковой системы, обеспечивающий определение точных координат радиомаяка. Точные At present, the COSPAS-SARSAT emergency search and rescue space beacons are known for transmitting information (digital accident messages, object accession codes) via artificial Earth satellites and capable of receiving location data (exact coordinates) from internal or external navigation receivers of global satellite navigation systems (mainly GPS systems) for transmitting accurate coordinates in a digital crash message. The closest analogue of the proposed technical solution was the emergency radio beacon of the space search and rescue system COSPAS-SARSAT known from patent RU 2157546, designed to determine the coordinates of aircraft in distress, using the Doppler method for determining coordinates in the COSPAS-SARSAT system based on low-orbit satellites. An emergency radio beacon of known design includes a switch-on device, a transmitting antenna and a radio module, which includes an emergency-start sensor, a program-time device, a digital signal transmitter and an autonomous power supply unit, and is additionally equipped with a global navigation satellite system receiver, which ensures the determination of the exact coordinates of the radio beacon. Accurate

координаты кодируются в цифровом сообщении радиомаяка и передаются на низкоорбитальные и геостационарные ИСЗ системы КОСПАС-САРСАТ. В качестве приемника глобальной навигационной спутниковой системы используется, либо навигационный ПГНСС GPS, либо навигационный ПГНСС ГЛОНАСС, либо совмещенный ПГНСС ГЛОНАСС/GPS.the coordinates are encoded in the digital message of the beacon and transmitted to the low-orbit and geostationary satellites of the COSPAS-SARSAT system. Either GPS navigation, GPS navigation, or GPS GLONASS, or combined GLONASS / GPS PGSS, is used as a receiver for the global navigation satellite system.

Известное из патента RU 2157546 техническое решение предусматривает использование в конструкции аварийного радиомаяка приемников глобальной навигационной системы ГЛОНАСС, GPS или совмещенных ГЛОНАСС/GPS и не предусматривает использование приемников иных глобальных навигационных систем, например, глобальной навигационной системы Европейского сообщества Galileo и глобальной навигационной системы Китая Compass (Бейдоу). Подобное выполнение аварийного радиомаяка снижает надежность в получении точных координат, особенно во время быстротекущей аварии и не обеспечивает универсальность при использовании приемников глобальной навигационной системы разных типов. Также, известная из патента RU 2157546 конструкция аварийного радиомаяка отличается нерациональным использованием внутрикорпусного пространства из-за использования больших по массе и объему элементов питания. В конструкции используются неперезаряжаемые элементы питания, что сильно удорожает стоимость эксплуатации аварийного радиомаяка, так как требуется периодическая замена элементов питания из-за уменьшения емкости в течение времени.The technical solution known from patent RU 2157546 provides for the use of GLONASS, GPS or combined GLONASS / GPS receivers in the design of an emergency radio beacon and does not include the use of receivers of other global navigation systems, for example, the global Galileo community navigation system and China's global navigation system Compass ( Beidow). Such an emergency radio beacon reduces reliability in obtaining accurate coordinates, especially during a fast-flowing accident and does not provide universality when using different types of global navigation system receivers. Also, the design of the emergency beacon, known from patent RU 2157546, is characterized by the irrational use of the internal space due to the use of large batteries in mass and volume. The design uses non-rechargeable batteries, which greatly increases the cost of operating an emergency beacon, since periodic replacement of batteries is required due to a decrease in capacity over time.

Предложенное техническое решение устранит недостатки известного технического решения, что позволит:The proposed technical solution will eliminate the disadvantages of the known technical solutions, which will allow:

повысить надежность функционирования аварийного радиобуя;increase the reliability of the emergency beacon;

снизить массогабаритные характеристики аварийного радиобуя;reduce the overall dimensions of the emergency beacon;

повысить автономность функционирования аварийного радиобуя на подвижном объекте без замены дорогостоящего блока автономного питания;to increase the autonomy of the operation of the emergency beacon on a moving object without replacing an expensive autonomous power supply unit;

сократить время доставки точных координат в центр системы.reduce the time of delivery of exact coordinates to the center of the system.

Технический результат, ожидаемый от использования предложенного технического решения достигается тем, что предложен аварийный радиобуй The technical result expected from the use of the proposed technical solution is achieved by the fact that the proposed emergency beacon

космической системы поиска и спасания, содержащий передающую антенну и радиомодуль, в состав которого входит датчик аварийного включения, устройство аварийного включения, программно-временное устройство, передатчик сигнала цифрового сообщения и блок автономного питания. Радиобуй дополнительно снабжен приемником глобальной навигационной спутниковой системы (ПГНСС), встроенным в корпус аварийного радиобуя. ПГНСС является многоканальный многосистемный приемник, выполненный с возможностью использования в известных навигационных спутниковых системах в любой необходимой комбинации этих систем, Например, таким приемником может являться совмещенный приемник ГЛОНАСС/GPS/Galileo или ГЛОНАСС/GPS/Galileo/Compass. Многоканальный многосистемный ПГНСС подключается к приемной антенне и к внутреннему, либо внешнему дополнительному источнику электропитания.space search and rescue system, containing a transmitting antenna and a radio module, which includes an emergency start sensor, emergency start device, a program-time device, a digital signal signal transmitter and an autonomous power supply unit. The beacon is additionally equipped with a global navigation satellite system (PGNSS) receiver integrated in the emergency beacon case. PGNSS is a multi-channel multi-system receiver, configured to be used in known navigation satellite systems in any necessary combination of these systems, for example, such a receiver can be a combined receiver GLONASS / GPS / Galileo or GLONASS / GPS / Galileo / Compass. The multichannel multisystem PGNSS is connected to the receiving antenna and to the internal or external additional power supply.

Программно-временное устройство и многоканальный многосистемный ПГНСС могут быть подключены к устройству электропитания подвижного объекта или к дополнительному внутреннему блоку электропитания, являющемуся перезаряжаемым аккумулятором. Устройство аварийного включения радиобуя является автоматическим, либо приводится в действие пультом дистанционного управления. Приемная антенна многоканального многосистемного ПГНСС может быть встроена в корпус аварийного радиобуя, либо являться внешней антенной аварийного радиобуя. Также, приемная антенна ПГНСС и передающая антенна аварийного радиобуя могут являться единым устройством, встроенным в корпус аварийного радиобуя. В другом случае, приемная антенна ПГНСС и передающая антенна аварийного радиобуя могут являться единым внешним устройством аварийного радиобуя.A program-time device and a multi-channel multi-system PGNSS can be connected to the power supply device of a moving object or to an additional internal power supply unit, which is a rechargeable battery. The emergency beacon switch is automatic or is operated by a remote control. The receiving antenna of a multi-channel multi-system PGNSS can be built into the emergency beacon enclosure, or be an external emergency beacon antenna. Also, the PGNSS receiving antenna and the emergency beacon transmitting antenna can be a single device integrated into the emergency beacon casing. Alternatively, the PGNSS receiving antenna and the emergency beacon transmitting antenna may be a single external emergency beacon device.

Предложенное техническое решение поясняется чертежами:The proposed technical solution is illustrated by drawings:

Фиг.1 - Блок схема, поясняющая расчет времени задержки при использовании аварийного радиобуя с ПГНСС в низкоорбитальной космической системе поиска и спасания КОСПАС-САРСАТ;Figure 1 - Block diagram explaining the calculation of the delay time when using an emergency beacon with PGNSS in the low-orbit space search and rescue system COSPAS-SARSAT;

Фиг.2 - Блок-схема, поясняющая расчет времени задержки при использовании аварийного радиобуя с ПГНСС в геостационарной космической системе поиска и спасания КОСПАС-САРСАТ;Figure 2 is a block diagram explaining the calculation of the delay time when using an emergency beacon with PGNSS in the geostationary space search and rescue system COSPAS-SARSAT;

Фиг.3 - Схема аварийного радиобуя с ПГНСС, предназначенным для установки на подвижном объекте;Figure 3 - Diagram of the emergency beacon with PGNS, designed for installation on a moving object;

Фиг.4 - Схема подключения аварийного радиобуя для излучения в режим «Авария».Figure 4 - Connection diagram of an emergency beacon for radiation in the "Emergency" mode.

Аварийный радиобуй предложенной конструкции может быть использован в составе низкоорбитальной (фиг.1) и/или геостационарной (фиг.2) глобальной навигационной спутниковой системы поиска и спасания. При использовании аварийного радиобуя в составе низкоорбитальной навигационной спутниковой системы поиска и спасания, сигнал от аварийного радиобуя обрабатывается низкоорбитальными спутниками (НО ИСЗ), излучающими сигнал на станцию приема и обработки информации (СПОИ НО). Выделенное сообщение с координатами радиобуя от СПОИ НО поступает в центр поиска и спасания, (общее время задержки сигнала при его доставке от аварийного радиобуя до центра системы поиска и спасения составит от 1,5 до 2 часов). При использовании аварийного радиобуя в составе геостационарной навигационной спутниковой системы поиска и спасания, сигнал от аварийного радиобуя ретранслируется геостационарными спутниками (ГС ИСЗ): GOES-W, GOES-E, MSG, Insat-3а) на геостационарную станцию приема и обработки информации (СПОИ ГС). Выделенное сообщение от радиобуя с точными координатами от СПОИ ГС поступает в центр поиска и спасания, (общее время задержки сигнала при его доставке центр системы поиска и спасения составляет от 5 до 10 минут).The emergency beacon of the proposed design can be used as part of a low-orbit (figure 1) and / or geostationary (figure 2) global navigation satellite search and rescue system. When using an emergency beacon as part of a low-orbit navigation search and rescue satellite system, the signal from the emergency beacon is processed by low-orbit satellites (NO AES) that emit a signal to a station for receiving and processing information (POI NO). A dedicated message with the coordinates of the beacon from the SPOI BUT arrives at the search and rescue center, (the total delay time of the signal during its delivery from the emergency beacon to the center of the search and rescue system will be from 1.5 to 2 hours). When using the emergency beacon as part of a geostationary navigation satellite search and rescue system, the signal from the emergency beacon is relayed by geostationary satellites (GS AES): GOES-W, GOES-E, MSG, Insat-3a) to a geostationary station for receiving and processing information (SPOI GS ) The highlighted message from the beacon with the exact coordinates from the SPOI GS arrives at the search and rescue center, (the total delay time of the signal during its delivery is the center of the search and rescue system from 5 to 10 minutes).

Аварийный радиобуй космической системы поиска и спасания (фиг.3) включает приемную антенну 1 приемника глобальной навигационной спутниковой системы, передающую антенну 2 аварийного радиобуя, радиомодуль 3, блок автономного питания 4. В состав радиомодуля 3 входит многоканальный многосистемный ПГНСС 7, датчик аварийного включения 6, программно-временное устройство 8 и передатчик сигнала цифрового сообщения 9. The emergency beacon of the space search and rescue system (Fig. 3) includes the receiving antenna 1 of the receiver of the global navigation satellite system, the transmitting antenna 2 of the emergency beacon, radio module 3, an autonomous power supply unit 4. The radio module 3 includes a multi-channel multi-system PGSS 7, emergency start sensor 6 , a temporary program device 8 and a digital signal transmitter 9.

Программно-временное устройство 9 соединено с датчиком аварийного включения 6 и передатчиком цифрового сообщения 9, соединенным с передающей антенной аварийного радиобуя 2.The program-temporary device 9 is connected to the emergency switch 6 and the digital message transmitter 9 connected to the transmitting antenna of the emergency beacon 2.

Многоканальный многосистемный ПГНСС 7 выполнен с возможностью использования в известных навигационных спутниковых системах с любой необходимой комбинации навигационных спутниковых систем. Выбор типа 7 обусловлен требованиями, предъявляемыми к точности и надежности получения данных о местоположении радиобуя и его энергопотреблением от дополнительного источника питания. В наиболее предпочтительных и технически реализуемых в настоящее время вариантах исполнения ПГНСС 7 может быть выполнен, как совмещенный приемник навигационных систем ГЛО-HACC/GPS/Galileo или же ГЛОНАСС/GPS/Galileo/Compass. ПГНСС 7 за счет использования более компактных элементов питания размещается в стандартном корпусе аварийного радиобуя корпусе аварийного радиобуя и подключается к собственной приемной антенне 1. Приемная антенна 1 выполняется встроенной, либо внешней, относительно программно-временного устройства 8 и к дополнительного внутреннего 10 и/или внешнего 5 источника электропитания. Как приемная антенна 1 ПГНСС 7, так и передающая антенна 2 аварийного радиобуя могут являться, либо единым устройством, встроенным в корпус аварийного радиобуя, либо единым внешним устройством по отношению к аварийному радиобую и соединяться с ним по кабелю.The multi-channel multi-system PGNSS 7 is made with the possibility of use in known navigation satellite systems with any necessary combination of navigation satellite systems. The choice of type 7 is due to the requirements for accuracy and reliability of obtaining data on the location of the beacon and its energy consumption from an additional power source. In the most preferred and technically feasible currently implemented versions of the PGNSS 7 can be performed as a combined receiver of GLO-HACC / GPS / Galileo navigation systems or GLONASS / GPS / Galileo / Compass. PGNSS 7 due to the use of more compact batteries is located in a standard emergency beacon casing and the emergency beacon casing is connected to its own receiving antenna 1. The receiving antenna 1 is either built-in or external to the program-time device 8 and to an additional internal 10 and / or external 5 power sources. Both the receiving antenna 1 of the PGNSS 7 and the transmitting antenna 2 of the emergency beacon can be either a single device integrated into the emergency beacon housing or a single external device with respect to the emergency beacon and connected to it by cable.

В состав блока автономного питания входят основной 11 и дополнительный источники электропитания. Дополнительным внешним источником электропитания 5 может быть устройство электропитания подвижного объекта, например, генератор, расположенный в вагоне грузового железнодорожного состава. Дополнительным внутренним источником электропитания 10 может быть перезаряжаемый аккумулятор, размещаемый внутри блока автономного питания радиобуя 10 с устройством преобразователя питания представляющим собой повышающий преобразователь напряжения. Многократно перезаряжаемый аккумулятор обеспечивает работу программно-временного устройства 8 The autonomous power supply unit includes the main 11 and additional power sources. An additional external power source 5 may be a power device of a moving object, for example, a generator located in a freight train car. An additional internal source of power supply 10 may be a rechargeable battery located inside the autonomous power supply unit of the beacon 10 with the device of the power converter representing a step-up voltage converter. Repeatedly rechargeable battery provides the operation of a temporary program device 8

ПГНСС 7 в дежурном режиме. Включение/выключение аварийного радиобуя (фиг.3, фиг.4) осуществляется при помощи устройства ручного включения/выключения 12 или устройства включения/выключения 13 от пульта дистанционного включения, для переключения режимов используется реле 14.PGNSS 7 in standby mode. Turning on / off the emergency beacon (Fig. 3, Fig. 4) is carried out using the manual on / off device 12 or the on / off device 13 from the remote control, relay 14 is used to switch modes.

При работе аварийного радиобуя в режиме аварии для передачи сигнала наряду с НО ИСЗ используются ГС ИСЗ космической системы поиска и спасания КОСПАС-САРСАТ, в частности российский ГС ИСЗ «Электро-Л», что повышает достоверность обнаружения подвижного средства, и существенно сокращает время оповещения об аварии и доставки точных координат, заложенных в цифровом сообщении до единиц минут. В момент аварии аварийный радиобуй должен иметь последние точные координаты в программно-временном устройстве 8, готовые к немедленной передаче и записанные в программно-временное устройство 8 до момента аварии, при этом ПГНСС 7 должен быть всегда включен при установке аварийного радиобуй на подвижном объекте. Включение аварийного радиобуя в режим излучения возможно: автоматически по сигналу от датчика аварийного включения, дистанционно, вручную от пульта дистанционного включения 13, от устройства ручного включения 12, размещаемого непосредственно на корпусе аварийного радиобуя.When an emergency beacon is operating in emergency mode, for signal transmission, along with the NO satellite, the satellite is used by the COSPAS-SARSAT space search and rescue satellite system, in particular the Russian satellite “Electro-L” satellite, which increases the reliability of detecting a mobile vehicle and significantly reduces the time of warning about accident and delivery of exact coordinates embedded in a digital message up to units of minutes. At the time of the accident, the emergency beacon must have the latest exact coordinates in the temporary program device 8, ready for immediate transmission and recorded in the temporary program device 8 before the accident, while PGNSS 7 must always be turned on when installing the emergency beacon on a moving object. Switching on the emergency beacon in the radiation mode is possible: automatically by a signal from the emergency switch, remotely, manually from the remote control 13, from the manual switch 12, located directly on the emergency beacon casing.

Частичная автономность работы аварийного радиобуя обеспечивается при электропитании ПГНСС 7 и аварийного радиобуя в дежурном режиме от внутреннего 10 или внешнего 5 дополнительного источника электропитания 10 и автоматическом переходе на электропитание от блока автономного питания 4 в аварийной ситуации. Длительная автономность работы аварийного радиобуя в дежурном режиме приема точных координат, а также электропитания, постоянно работающего и программно-временного устройства 8, обеспечивается при смене блока автономного питания 4 один раз в 3-5 дней или увеличение размера блока автономного питания 4 в 3-5 раз. Полная автономность работы аварийного радиобуя обеспечивается при электропитании ПГНСС 7 и аварийного радиобуя от многократно перезаряжаемого внутреннего дополнительного источника электропитания 10 в дежурном режиме и автоматическом переходе на Partial autonomy of the emergency beacon operation is ensured with PGNSS 7 power supply and emergency beacon in standby mode from internal 10 or external 5 additional power supply 10 and automatic transfer to power from the independent power supply unit 4 in an emergency. Long-term autonomy of the emergency beacon in standby mode for receiving accurate coordinates, as well as power supply, a constantly working and program-temporary device 8, is provided when changing the power supply unit 4 once every 3-5 days or increasing the size of the power supply unit 4 in 3-5 time. Full autonomy of the emergency beacon operation is ensured when the PGNSS 7 power supply and emergency beacon from the repeatedly rechargeable internal additional power source 10 in standby mode and automatic transition to

электропитание от внешнего дополнительного источника электропитания 5 в аварийной ситуации.power supply from external additional power supply 5 in an emergency.

Таким образом, предложенное техническое решение позволит повысить надежность функционирования аварийного радиобуя, позволит снизить его массогабаритные характеристики, существенно повысить автономность функционирования на подвижном объекте без замены дорогостоящего блока автономного питания и сократить время доставки точных координат в центр системы. Абонент, преимущественно подвижное средство, обладающий аварийным радиобуем предложенной конструкции, будет гарантированно обеспечен в чрезвычайной ситуации средством, обеспечивающим гарантированную передачу сигнала оповещения об аварии.Thus, the proposed technical solution will improve the reliability of the operation of the emergency beacon, will reduce its weight and size characteristics, significantly increase the autonomy of functioning on a moving object without replacing an expensive autonomous power supply unit and reduce the time of delivery of accurate coordinates to the center of the system. A subscriber, mainly a mobile vehicle, having an emergency beacon of the proposed design, will be guaranteed to be provided in an emergency with means providing guaranteed transmission of an emergency alert signal.

Claims

1. An emergency beacon of the space search and rescue system, comprising a transmitting antenna and a radio module, which includes an emergency start sensor, an emergency start device, a program-time device, a digital message signal transmitter and an autonomous power supply unit, while the beacon is additionally equipped with a global navigation receiver satellite system integrated in the emergency beacon housing, characterized in that the receiver of the global navigation satellite system is a multi-channel multichannel a system receiver, adapted for use with known navigation satellite systems with any necessary combination of navigation satellite systems, for example, a combined GLONASS / GPS / Galileo or GLONASS / GPS / Galileo / Compass receiver, connected to both the receiving antenna and the internal and / or an external auxiliary power source.

2. The emergency beacon of the space search and rescue system according to claim 1, characterized in that the program-time device and the receiver of the global navigation satellite system are connected to the power supply device of the moving object.

3. The emergency beacon of the space search and rescue system according to claim 1, characterized in that the program-time device and the receiver of the global navigation satellite system are connected to an additional internal power supply unit, which is a rechargeable battery.

4. The emergency beacon of the space search and rescue system according to claim 1, characterized in that the emergency start device is automatic and is made in the form of an emergency start sensor.

5. The emergency beacon of the space search and rescue system according to claim 1, characterized in that the emergency start device is a remote start device and is driven by a remote control.

6. The emergency beacon of the space search and rescue system according to claim 1, characterized in that the receiving antenna of the receiver of the global navigation satellite system is integrated into the emergency beacon housing.

7. The emergency beacon of the space search and rescue system according to claim 1, characterized in that the receiving antenna of the receiver of the global navigation satellite system is an external antenna of the emergency beacon.

8. The emergency beacon of the space search and rescue system according to claim 1, characterized in that the receiving antenna of the receiver of the global navigation satellite system and the transmitting antenna of the emergency beacon are a single device integrated into the emergency beacon housing.

9. The emergency beacon of the space search and rescue system according to claim 1, characterized in that the receiving antenna of the receiver of the global navigation satellite system and the transmitting antenna of the emergency beacon are a single external emergency beacon device.