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
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 11000+ esemény során 39000 személy megmentésében működött közre (adat: 2014. 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
Néhány eredeti definíció… • User State: A State that avails itself of the System under the terms of Article 12 of the International Cospas-Sarsat Programme Agreement. • Ground Segment Operator: Means any Organization which establishes and operates Ground Segment equipment, avails itself of the System and becomes associated with the Programme in accordance with provisions set forth by the Council under the terms of the Agreement. • Mission Control Centre (MCC): A facility, part of the Cospas-Sarsat Ground Segment, established by each Ground Segment Provider to accept the output from the LUT(s) and alert messages from other MCCs, distribute alert data to appropriate RCCs/SPOCs in its service area and forward alert messages to other MCCs, in accordance with document "Cospas-Sarsat Data Distribution Plan" (C/S A.001). The MCC also receives and forwards Cospas-Sarsat System information. • Local User Terminal (LUT): An Earth receiving station, part of the Cospas-Sarsat Ground Segment, established to receive beacon signals relayed by CospasSarsat polar orbiting satellites and process them to determine the location of the beacons.
Az MCC-k a Földön… (31 db)
Tagállamok
Statisztikai elemek (3)
2014. január - december között:
Statisztikai elemek (4)
Statisztikai elemek (5)
2014. január - december között:
Statisztikai elemek (6)
Statisztikai elemek (7)
Statisztikai elemek (8)
Statisztikai elemek (9) (2016. márc. 3-án érv. friss adatok)
• A COSPAS-SARSAT rendszer komponensei ma: – Vészhelyzeti helyadók (Distress Beacons): a világon regisztrálva: 1 600 000+ – 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: 6 (GEO = Geostationary Earth Orbit)
Rendszerműködési vázlat
3 eszközcsoport: • EPIRB • ELT • PLB • (mik is ezek?)
A rendszer blokkdiagramja
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.
ELT-k
A vészhelyzeti helyadók fajtái: (mindegyiknek több alcsoportja, osztálya van…) • 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)
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
LEOSAR műholdak komplex fedésterülete
(A számokhoz lásd a köv. slide-ot)
A jelenleg működő eszközök és funkciók
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… • (poláris pályák…)
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…
Vészehelyzeti helyadók A 121.5 MHz vs 406 MHz összevetése
406 MHz GPS-szel
Pl. helyszín: Washington DC, USA
406 MHz 121.5 MHz
Kutatási idő = Minimális (~ 120 m) Kutatási idő = 2 - 3 óra (~ 5 km) Kutatási idő = 12+ óra (~ 20 km) 42
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 távolság a görbe idő/frekvencia formájából /shape/ kiszámítható); • 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
ELT Emergency Locator Transmitter Pl.: A330
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 LEOLUT-oknál 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 kommunkációs 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 (csak 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 (!)
DM = Disaster Management – OKF NPS = National Police Service – Rendőrség NAS = National Ambulabnce Service – Orsz. Mentő Szolgálat ATC = Air Traffic Control = Légiforgalmi irányítás
A magyar SAR régió
Hejce, 2006. január 19., Slovak AF, An24;
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
