COSPAS-SARSAT műholdas rendszer SEARCH & RESCUE LIRKOM II. – 3. előadás
Mudra István
Az EU Galileo műholdjainak egyike (grafika)
Mission Statement The International Cospas-Sarsat Programme provides accurate, timely and reliable distress alert and location data to help search and rescue authorities assist persons in distress.
Objective The objective of the Cospas-Sarsat system is to reduce, as far as possible, delays in the provision of distress alerts to SAR services, and the time required to locate a distress and provide assistance, which have a direct impact on the probability of survival of the person in distress at sea or on land.
A közreműködő nemzetközi szervezetek
International Maritime Organization Az ENSZ szakosított szervezete a tengeri biztonság (safety) javítására (Intézkedése a vészhelyzeti helyadók használatára)
International Civil Aviation Organization
Az ENSZ szakosított szervezete a repülési ügyek és a polgári repülés repülésbiztonságának javítására (Kötelez a 406 MHz-es helyadók használatára.)
International Telecommunications Union Az ENSZ szakosított szervezete a globális távközlés ügyeinek koordinálására (a 406 MHz-es helyadók műszaki specifikációja)
ICAO Annex 12 • A polgári repülés nemzetközi keretszabályozása • Az államok kötelezettségei a kutatás-mentésben – Szervezet, szervezés, végrehajtás, koordinálás, adatmegosztás
ICAO Doc 9731 International Aeronautical and Maritime S&R Manual
Vol I: Organization & Management Vol. II: Mission Coordination
Vol. III: Mobile Facilities
Összefoglaló kezdő ábra (a jelenről) (LEO/GEOSAR – alkalmazás)
Összefoglaló kezdő ábra (de a jövőről) (MEOSAR – GPS alapú, új megközelítés)
Alapok • COSPAS - Cosmicheskaya Sistyema Poiska Avariynich Sudov – Veszélyben lévő hajók kozmikus felkutatásának rendszere
• SARSAT – Search And Rescue Satellite-Aided Tracking – Kutatás-mentési, műholddal segített (nyom)követés
• CÉL: a légijármű katasztrófák és vészhelyzetben lévő tengerjáró hajók detektálása és helyzetének meghatározása az életben maradtak minél gyorsabb megmentéséért.
Miért? • A légijármű katasztrófa túlélési esélye 10 % alatt van, ha 2 napon túl van esély a mentésre • A túlélési esély 60 %-ra nő, ha 8 órán belül sor kerül a mentésre • Tengeren hasonlóak az arányok, főleg ha sérültek is vannak – (nem extrém körülmények /pl. 0o-os víz/ között, persze)
• A pontos helyzet meghatározhatósága jelentősen csökkenti a SAR költségeit, illetve a veszélyes környezetben, feltételek közötti kutatás időigényét • Ennek megfelelően: lényegesen javítja a szolgálatok hatékonyságát (minden szempontból)
Történet • 1979: MoU aláírása, USA, FRA, CAN és Szovjetunió • 1982-től: demonstrációs szakasz a működhetés igazolására (sikeres!) • 1984: 2. MoU aláírása a 4 ország érintett szervezetei szintjén • • • •
Centre National d'Etudes Spatiales (CNES), FRA; Department of National Defence (DND), CAN, Ministry of Merchant Marine (MORFLOT), USSR; és National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), USA
– Az oroszok (RUS) 1992-től jogfolytonosan végzik (SZU vége)
• 1985: a rendszer működésének hivatalos bejelentése • 1989: a International Cospas-Sarsat Programme Agreement aláírása – A folyamatos (műholdas alapú) működtetés vállalásával és – A diszkriminációmentes szolgáltatással minden állam részére
Statisztikai elemek (1) • A COSPAS-SARSAT eddig 10385 esemény során 37211 személy megmentésében működött közre (adat: 2013. dec. 31.) • A program jelenlegi „Résztvevői”: – 4 szerződő fél (a Cospas-Sarsat Agreement) – 26 Földi Szegmens szolgáltató (provider) – 10 Felhasználó Ország (User States) – 2 Földi Szegmens Operátor (operator) • Mindösszesen = 42 együttműködő résztvevő
. XII.
2013.XII.
Statisztikai elemek (3)
Statisztikai elemek (4)
Statisztikai elemek (5)
Statisztikai elemek (6)
Statisztikai elemek (7)
Statisztikai elemek (8) (2014. dec. 15-én érv. friss adatok)
• A COSPAS-SARSAT rendszer komponensei ma: – Vészhelyzeti helyadók (Distress Beacons): a világon regisztrálva: 1,290,000 – 406 MHz-en működő rádióadó
• Földi Szegmens – Misszió Irányító Központ (Mission Control Centres MCCs): 31 – LEOLUT-ok száma: 53 (= Ground receiving station in the LEOSAR system) – GEOLUT-ok száma: 23 (= Ground receiving station in the GEOSAR system )
• Űr Szegmens – LEOSAR műholdak száma: 5 (LEO = Low-altitude Earth Orbit) – GEOSAR műholdak száma: 7 (GEO = Geostationary Earth Orbit)
Rendszerműködési vázlat
3 eszközcsoport: • EPIRB • ELT • PLB • (mik is ezek?)
A vészhelyzeti helyadók fajtái: (mindegyiknek több alcsoportja, osztálya van…) • EPIRB-ek (Emergency Position Indicating Radio Beacon): – Tengerészeti felhasználásra kialakítva, több egyezmény alapján 1993-tól minden 300 t és e feletti hagyományos hajón kötelező!!! Manuálisan vagy víz érintkezéskor automatikusan aktiválódik.
• ELT-k (Emergency Locator Transmitter): – Légijárműhöz tartozó általános kifejezés azon berendezés leírására, amely az alkalmazástól függően, egyedi jelzéseket bocsát ki a kijelölt frekvencián, ami vagy manuálisan vagy a becsapódáskor automatikusan aktiválódik.
• PLB-k (Personal Locator Beacon): – Hordozható, manuálisan aktiválható eszköz, amely 406 MHz-en sugároz ki vészjeleket, és lehet benne a megtalálást eltérő frekvencián kiadott, kiegészítő jelzéssel (homing) segítő alrendszer is.
•
((SSAS-ek (Ship Security Alert System): – Csak tengerészeti, főleg védelmi (security) célokból. A SOLAS Egyezmény megköveteli a SOLASosztályú hajókon az SSAS rendszer telepítését, beleértve ennek műholdas interface-ét a CospasSarsat használatához. Ez a rendszer csak manuálisan aktiválható!
(SOLAS = International Convention for the Safety of Life at Sea)
Vészhelyzeti helyadók
EPIRB-k
ELT-k
PLB-k
SSAS-k 22
LEOSAR műholdak konstellációja • 6 db LEOSAR műhold napszinkron pályán, közel-poláris röppályán, 850 km magasságban • Mindegyik felszerelve a 406 MHz-es SAR célú berendezésekkel • Mindegyik műhold teljes röppályája a sarkok fölött vezet át • Körülfordulási idejük 100 perc, sebességük 7km/sec • Kb. 6000 km „látásterülete”, ekkora sávot lát egy-egy műhold • A Földről nézve a műhold 15 perc alatt keresztezi a látható égboltot, függően az adott maximális áthaladási magasságszögtől
A jelenleg működő eszközök és funkciók
LEOSAR műholdak komplex fedésterülete
(A számokhoz lásd a köv. slide-ot)
LEOSAR műholdak fedésterülete
* = dual system
GEOSAR műholdak konstellációja • A GEOSAR műhold-rendszert az: USA (GOES széria), b) India (INSAT széria), c) EUMETSAT (MSG szuéria), és d) Oroszország (Electro-L and Louch szériák)
– a) – – –
körei alkotják.
a)
b)
c)
d)
GEOSAR műhold fedés és a GEOLUT-ok
LEO esetében • Behatárolt lehetőségek a lehetséges fedésterület miatt…
A fedésterület javításának megoldása • Ezért kombinált módszer…
Miért vonták ki a 121,5 és 243 MHz-et a rendszerből?
Az eredeti kutatási terület méretei
A 406 MHz kutatási terület méretei
A GPS III-nál már 200’ lehet, lsd
Vészehelyzeti helyadók A 121.5 MHz vs 406 MHz összevetése
406 MHz GPS-szel
Pl. helyszín: Washington DC
406 MHz 121.5 MHz
Kutatási idő = Minimális (~ 120 m) Kutatási idő = 2 - 3 óra (~ 5 km) Kutatási idő = 12+ óra (~ 20 km) 36
A működés alapja: a Doppler-elv
• • •
Ha a műhold A-ból B felé haladva közeledik a jelforráshoz, műhold által vett frekvencia magasabb, mint a kisugárzott jel frekvenciája; A jelforrás fölött a két frekvencia magassága megegyezik. Ha a műhold túlhaladta a helyet, a vett frekvencia alacsonyabb lesz, mint a kisugárzott jelé (ami tehát magasabb lesz).
A működés…
• A Doppler-görbe felhasználásával megállapítható, milyen messze van az adó helyszíne a műholdtól. • A LUT és a műhold pontos helyezet ismert, ezekből pedig az adó berendezés pontos helye is meghatározható!
ELT Emergency Locator Transmitter • Analóg frekvenciák: 121,5 MHz, 243 MHz (MIL) • 2009. február 1. óta a műholdas rendszer nem detektálja ezeket! • Műholdas ELT frekvencia: 406 MHz
EPIRB Emergency Position Indicating Radio Beacon
PLB Personal Location Beacon
Az 5 DDR
A riasztási adatok elosztása • A Cospas-Sarsat Adatelosztási Terv (Data Distrubution Plan) – A LEOLUToknál és a GEOLUT-oknál generált adatokat a megfelelő RCC számára továbbítják • Ez a számítógéppel meghatározott pozíciónak és a helyadó országkódjának megfelelően teszik. • A globális feldolgozás miatt több RCC-t is értesíthetnének több oldalról is, de a redundáns adatokat koordinált eljárások alapján szűri a földi kommunkikációs hálózat.
– Valamennyi LUT a hozzá kapcsolódó MCC-n keresztül értesíti tehát a megfelelő RCC-t
A riasztási adatok elosztása • 5 DDR van, mindegyikhez egy vagy több kapcsolt MCC tartozik • Az MCC(k) felelnek a riasztások megfelelő elosztásáért a specifikus földrajzi területen (MCC service area). • Az MCC felel a riasztások területileg megfelelő Mentést Koordináló Központjának (RCC) vagy a Kutatásmentésért felelős Kapcsolati Személlyel (SPOC). • A DDR-en túlra továbbítandó riasztás esetén a nem érintett MCC csak relé szerepet játszik (nodal MCC), címzett felé továbbítja a rá vonatkozó riasztást. Ehhez kétoldalú kommunikációs rendszerek állnak rendelkezésre, ahol ez releváns.
Mi van, ha baj van…? • Aktivált vagy aktiválódott helyadó esetén üzenetet kell generálni a SAR indításához… • Üzenet formátumok – Kötelező a szabványos formátumú üzenetek használata – A riasztási közlemények részletes stukrúráját a C/S A.002 "Cospas-Sarsat Mission Control Centres Standard Interface Description (SID)" dokumentum írja le.
Távközlési követelmények… • Kommunikációs vonalak – A Cospas-Sarsat SID formátumát dolgozták ki az MCC-k egymás közötti, illetve a Cospas-Sarsat MCC és az RCC-k vagy SPOC-ok között. – A kommunikáció alapjait és előírásait a C/S A002 dokumentum tartalmazza, a Standard Interface Description (SID) komplex tartalmában. – A SID formátumú üzeneteket az MCC-k automatikusan képesek küldeni és feldolgozni. – A telefon kommunikáció (hang és telefax) mellett minden MCC-nek legalább 2 nemzetközi adattovábbító hálózattal kell kapcsolatot fenntartania a vészüzenetek bármikori továbbítása érdekében (az adatcsere maximális rendelkezésreállásáért). – Az MCC-k a következő adatkapcsolatokat használhatják: • AFTN (állandóhelyú polgári replési telexhálózat) • Csomagkapcsolt adathálózatok (X.25) • File Transfer Protocol over Virtual Private Network (FTP-VPN), internet alapon
Elvárások (néhány részlet…) • Nagyon sok kritérium van (több száz oldal leírás) • Minden rádiónak regisztrálva kell lennie • A regisztráció különleges, ID (azonosító) jel-rendszer rögzítését célozza • Jelenleg pl. 278 db. egyedi rádió berendezés van a Jóváhagyott Rádió-helyadó Modellek jegyzékében, amelyek megfelelnek a követelményeknek • Hexadecimális egyedi cím (ID), 144 bit információ tartalommal (pl. a/c code, nemzeti kód, helyadó spec. sorozat-kódja, stb., 440 bit/sec átviteli sebesség mellett, 5 W kimenő teljesítmény; stb…)
Egy példa a kódolásra (Standard Location Protocol)
Beacon registration site
Példa az MCC vészüzenetre RCC felé
„Decoding:” 1.sor: S02 – 2. számű satellite-től jött a riasztási érzekelés 4.sor: a legközelebbi kHz-ig jelezve 8.sor: a LUT által érzékelt helyzet(ek) valószínűségi megbízhatósága %-ban 10.sor: A: a homing-ja 121.5-ön manuálisan működhet, ha bekapcsolták B: a helyadó egyéb kódolt információi, ami bevihető (optional long format) C: egyéb kódolt információk (pl. tengerészeti) D: bármilyen, az MCC-nél meglévő adat, ami fontos lehet az RR-nek
SAR események online jelentő felülete
Működési paraméterek figyelése Komplex előírás-csomag a paraméterekre… • Teljesítmény-elemek (performance), • Megfelelőségek (compliance), • megbízhatósági ráta (reliability) • frekvencia stabilitás (stability) • Vételi arányok (rate of reception) • Bit hiba ráta (bit error rate) • Stb., stb., több tíz működési jellemző/mutató
Fals riasztások • Helytelen helyadó kezelés (rossz telepítés, helytelen üzemi próba, stb…) • Helyadó meghibásodás (pl. vízbehatolás, elektr. hiba, akku meghibásodás, hibás aktiválódás (gravitáció, mágnesesség, ólom, • Felszerelési hibák (pl. rögzítő szíjak, övek, keretek szakadása, törése, a beindító mechanizmus hibája, stb.
A tökéletesség felé… (?)
A MEOSAT világ felé • Az új generációs GPS III. műholdak (1575 MHz – L1C sáv A 4. polgári GPS frekvencia a GPS és az egyéb navig. műholdak interoperábilis működéséhez)
• Az orosz GLONASS és • az EU Galileo-ja
Összefoglaló ábra a jelenleg épülő rendszeréről (MEOSAR – GPS alapú, új megközelítés)
A magyar kutatás-mentés helyzete JOGI HÁTTÉR •
• • •
• • • • •
Nemzetközi Polgári Repülésről szóló (Chicagói) Egyezmény 12. sz. Függeléke - Kutatás és mentés (Kihirdetve a nemzetközi polgári repülésről Chicagóban, az 1944. évi december hó 7. napján aláírt Egyezmény Függelékeinek kihirdetéséről szóló 2007. évi XLVI. törvényben) NATO STANAG 3552 Kutatás-mentés kézikönyv – ATP-10(D) (Ed. 10) A légiközlekedésről szóló 1995. évi XCVII. Törvény A bajba jutott légi járművek megsegítését, valamint a katasztrófák elleni védekezéssel és a mentéssel összefüggő tevékenységet ellátó légi kutató-mentő szolgálat szervezetéről, működésének, fenntartásának, riasztásának és a mentéssel járó költségek viselésének rendjéről, e tevékenységek engedélyezésére vonatkozó szabályokról szóló 267/2011. (XII.13.) Korm. Rendelet Országos Légi Kutató-Mentő Terv RCC Az Országos Légi Kutató-Mentő Rendszer Kutatás-Mentést Koordináló Központjának Szolgálati Utasítása; Az Országos Légi Kutató-Mentő Tervben foglaltak végrehajtásával kapcsolatos feladatokról szóló 12/2013. számú BM Országos Katasztrófavédelmi Főigazgatóság (a továbbiakban: BM OKF) főigazgatójának intézkedése Magyarország légi kutató-mentő készenléti szolgálat ellátásának rendjéről szóló 121/2012. számú MH Összhaderőnemi Parancsnokság parancsnokának intézkedése MH Légi Vezetési és Irányítási Központ, Kutató-Mentő Műveleti Terv
IDE érkezik a COSPAS-SARSAT riasztás
A beavatkozó erők… Rendelkezésre álló LÉGI ERŐK: • • • •
Az MH Légi Kutató - Mentő Készenléti Szolgálat (a továbbiakban: LKMKSZ) helikopterei, a MH rendelkezésre álló egyéb légijárművei és azok személyzete; A Magyar Légimentő Nonprofit Kft. rendelkezésre álló erői és eszközei; A Készenléti Rendőrség rendelkezésre álló légijárművei és azok személyzete; Nem állami szervezet vagy személy által üzemeltetett, OLKMR-be bevont légijárművek és azok személyzete.
Rendelkezésre álló FÖLDI ERŐK: • • • • • •
BM OKF egységei; Magyar Honvédség földi erői; Országos Mentőszolgálat (a továbbiakban: OMSZ) egységei; Országos Rendőr-főkapitányság (a továbbiakban: ORFK) egységei; Egészségügyi intézmények és központok; Egyéb kutató-mentő tevékenységet folytató szolgálatok, szervezetek
• •
ELVBEN A NEMZETKÖZI GYAKORTLAT ÉS KÖVETELMÉNYEK KERÜLNEK ALKALMAZÁSRA! KOMPETENCIA ÉS HATÁSKÖRI KÉRDÉSEK FOLYAMKATOSAN FELMERÜLNEK (!)
A magyar SAR régió
Eszközök… Folyamatos készenlétben, 2 db. Mi-17
Kutatási módszerek (példák)
„Fésű” módszer
„Párhuzamos pásztázás” módszer
(csak ha sok kutató lj. áll rendelkezésre)
„Megadott útvonal” módszer (amikor ismert a kutatott lj, eredeti útvonala)
„Táguló négyzet” módszer (nagy, de nem ismert terület)
Végül néhány praktikus alkalmazás a SAR vonalán MA és a JÖVŐBEN (?) …
COSPAS-SARSAT műholdas rendszer SEARCH & RESCUE LIRKOM II. – 3. előadás (2015.febr.23.)
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET! Mudra István
• LUT – Local User Terminal • DDP – Data Distribution Plan • LEO/GEO - Combining LEOSAR data with GEOSAR data in a LEOLUT to produce Doppler locations
• SPOC – SAR Point Of Contact
