Относительно короткий ответ

Коспас-Сарсат: возможно, но…

Это возможно, но есть много отдельных элементов. Это вопрос вероятности, что большую часть времени будет комбинация, препятствующая работе ссылки. Если вы знаете, что делать, и позаботитесь об обеспечении хорошей прямой видимости (LOS), вы можете избежать некоторых из этих комбинаций. Он не может работать под водой.

Параметры, которые могут ослаблять сигнал, достигающий спутникового приемника, имеют различное происхождение:

• Сама конструкция самолета (композитные материалы или алюминий, количество окон,…)
• Место аварии (каньон, деревья,…)
• Польза передатчика (положение, близость окна, металлическая поверхность или взаимодействие твердых частиц, близость тела,…)

Я не знаю результатов эксперимента по использованию PLB в металлическом контейнере, таком как кабина коммерческого самолета. Все еще возможно оценить потерю канала RF в различной конфигурации и увидеть если сигнал может достигнуть приемник с минимальным необходимым уровнем.

Как поясняется в следующих разделах о спутниках Sarsat международной службы SAR на 406 МГц:

• Порог приема сигнала приемником составляет 161 дбвт.
• При начальной мощности 7 дбвт (5 Вт) затухание должно быть не более 168 дБ
• В хороших условиях можно ожидать затухания «всего» 148,1 дБ. Такой сигнал на 12,9 дБ сильнее, что порог может быть легко обнаружен.
• В деградированных условиях мы можем экспериментировать с ослаблением 177,5 дБ. Будучи на 9,5 дБ ниже порога, этот сигнал не обнаруживается.

Крытая передача положила систему на свои пределы возможности обнаружения (блок S-метра dB 6).

^{Слабый сигнал на S-метре, s-единица 6 дБ ( источник)}

Многие небольшие причины затухания, которые при суммировании могут помешать работе ссылки, должны быть приняты во внимание, поэтому этот ответ является длинным.

SPOT LLC

Решение SPOT LLC, о котором вы упоминаете, является коммерческой инициативой обмена сообщениями, работающей на 1.6 GHz, из системы Cospas-Sarsat. Более высокая частота означает более высокое затухание. Ограниченный выход 0.4 W RF также делает сигнал более слабым. Очень маловероятно, что пятно может работать в салоне.

Подробные сведения

Введение: принципы PLB

Аварийный PLB работает на 406 МГц. Предыдущая гражданская частота 121,5 МГц больше не контролируется спутниками SAR, но может использоваться (в дополнение к фактическому сигналу на 406 МГц) в качестве руководства по самонаведению для команды SAR. Они информируются о том, активна ли эта функция самонаведения или нет сообщением, отправленным PLB.

• Выходная мощность PLB составляет 5 Вт (эквивалентности: 7 дбвт 37 дБм) при 406 МГц, в вертикальной поляризации.

• От C / S T. 004 , представление спутниковой системы:

  1. «Вероятность более лучше чем 95% для того чтобы обеспечить действительное разрешение (обеспеченное идентификация 15 hexa) для маяка передавая с силой выхода 37 dBm (с антенной хлыста) и для спутников проходит с высотой над 5°)«
  2. A » вероятность лучше 95% для обеспечения доплеровского местоположения с точностью более 5 км«

• Нет спутников, полностью предназначенных для службы SAR, а приемники сигналов бедствия переносятся как одна из полезных нагрузок на борту спутников. Система состоит из двух созвездий:

  1. Созвездие ГЕОСАР, геостационарная орбита Земли SAR. Эти спутники находятся в фиксированных положениях на высоте 36 000 км над экватором и покрывают земной шар, за исключением полярных областей.

  2. ЛЕОСАР, низкая орбита Земли. Спутники в ближнеполярных (около 85°). LEOSAR состоит из двух суб-созвездий: спутников Sarsat, вращающихся на орбите в 850 км, и спутников Cospas, вращающихся на 1000 км.

     
     ^{(Источник)}

• Третья группировка будет действовать на большей высоте, чем ЛЕОСАР (МЕОСАР, в настоящее время не полностью развернутая).

• В то время как GEOSAR, вероятно, будет первым, кто обнаружит активацию PLB из-за их постоянной потери, LEOSAR обеспечит лучшее обнаружение из-за более короткого расстояния до устройства.

Я сосредоточусь на полезной нагрузке LEOSAR / Sarsat, которая обеспечивает наилучшие шансы для обнаружения сигнала PLB, частично заблокированного радиочастотными непроницаемыми препятствиями.

Полезные нагрузки Sarsat

Спутники, несущие полезную нагрузку LEOSAR Sarsat, являются NOAA 15 (Sarsat 7), NOAA 18 (Sarsat 10), NOAA 19 (Sarsat 12). Другие планируется быть активными в будущем (некоторые из них могут быть уже, я не проверял). Они оснащены приемником SAR (search and rescue processor, SARP). Спутники Sarsat можно отслеживать дальше N2YO.com …

По данным Cospas-Sarsat LEOSAR Space Segment Commissioning Standard—C / S T. 004 , SARP-2 имеет чувствительность -161 dBW, а SARP-3 -164 dBW (это примерно 60 attowatts по сравнению с сотовой ячейкой телефона : -134 dBW, в 1000 раз менее чувствительным).

Может ли это небольшое количество быть доставлено в SARP изнутри кабины?.. Это вопрос знания начальной мощности и определения потерь вдоль волнового пути до тех пор, пока сигнал не достигнет приемника.

Мощность, генерируемая усилителем передатчика, составляет 5 Вт или 7 дбвт. 161 дбвт на приемнике означает прием 1 Вт сигнала, который был ослаблен на 161 дБ. Если у нас уже есть 7 dBW в источнике, мы можем выдержать максимальное затухание 168 dB.

Запасы основных потерь

Потеря распространения в прямом виде

Наиболее важная часть сигнала будет потеряна в атмосфере между антенной PLB и антенной SARP.

^{Потеря из-за расстояния}

Потери зависят от двух факторов: расстояния и длины волны. Оба фактора ограничивают площадь приемной антенны по сравнению со всей сферой волнового фронта, в результате чего и часть принимаемой энергии становится меньше.

• Использование модели распространения ITU-R P. 525 (распространение в свободном пространстве).
• Расстояние = 850 км, f = 406 МГц.
• Предполагая, изотропные антенны на данный момент.
• Согласно модели, потеря (dB):
  Lbf = 20 log(4πd/λ)
. = 32.4 + 20 log(f) + 20 log(d)
. = 32.4 + 20 log(406) + 20 log(850)
. = 143 dB

Сигнал, который оставил антенну PLB, достигает антенны SARP -143 dB слабее, предполагая лучшее выравнивание антенны. Но это никогда не бывает, потому что, находясь на полярной орбите, спутник вряд ли окажется точно над маяком.

Несоосность приемной антенны

Между Надиром Сарпа и маяком будет угол. Этот угол вне Надира зависит от фактической траектории спутника для текущей орбиты:

^{Цель вне Надира}

Коэффициент усиления антенны изменяется в зависимости от этого угла. Диаграмма усиления приемной антенны Sarsat-TIROS SARP (UDA) :

^{Коэффициент усиления антенны UDA при различных углах отклонения от Надира ( источник)}

Предполагая, что поляризация благоприятна (RHCP), коэффициент усиления может варьироваться от +2 дБ до -10 дБ. Заметить что:

• Усиление лучше, когда угол off-nadir большой. Это, вероятно, компенсирует большее расстояние до маяка.

• Я предполагаю, что длина канала f 850 км, но фактическая длина больше, когда маяк не находится непосредственно на Надире спутника.

Теперь мы должны работать с вероятностным распределением рассогласования для антенн LEOSAR, чтобы иметь полный спектр возможностей и их вероятность (например, моделирование Монте-Карло). Чтобы упростить, давайте просто использовать плохой случай: -4.4 dB (это не самое худшее). Потери до сих пор: -147.4 дБ (-143 — 4.4).

Амортизация должная к фидеру и дуплексеру

На спутнике SARP соединен с антенной через дуплексер, чтобы изолировать антенну восходящей линии SARP от сигнала нисходящей линии SARR (ретранслятор SAR, используемый в локальном режиме, здесь не подробно):

^{Оборудование на спутнике Sarsat ( источник)}

Потеря дуплексера + фидера -1.6 дБ. Потери до сих пор: -149 дБ (-147.4 — 1.6).

Маржа убыточности слева

У нас был бюджет на потери -168 дБ, мы использовали -149 дБ. Запас до тех пор, пока сигнал PLB не будет потерян SARP, составляет 19 дБ, предполагая, что мы находимся в этой конфигурации:

1. PLB на открытом воздухе.
2. Лос совершенно ясен, никакой листвы, никакой крыши, ЕТК.
3. Plb антенна не имеет усиления / потери (усиление 0 дБ).
4. PLB антенна вертикальная, это нормальное использование устройства SAR.
5. Антенна PLB и импедансы этапа выхода RF соответствуют (отсутствие SWR).
6. Нет атмосферных потерь (свободное пространство)

Дополнительная потеря

Пришло время пересмотреть допущение, сделанное до сих пор, и принять во внимание дополнительные эффекты, возникающие при использовании PLB из кабины разбившегося самолета.

1. PLB на открытом воздухе.

   • На самом деле PLB находится за окном кабины.

   • Из Аркемы :
     «Большинств образования бесцветного листа плексигласа охотно передают стандартную передачу, телевидение и большинств волны радиолокатора электромагнитного спектра «. Можно предположить, что окна (включая лист внутренней защиты) не блокируют сигнал PLB. Потери = 0 дБ.

   • В кабине, многочисленные отражения произойдут на стене, и должно к закрытому космосу с только малыми окнами, правоподобно отраженные сигналы глобально помешают в разрушительном путе (рассогласовании участка) с первоначально сигналом.

   • Если PLB смещается даже на небольшую величину, отражения изменяются. Энергия RF фактически меняет непрерывно, создавая увядая влияние. Отражения были изучены в так или иначе сопоставимых средах для СВЧ-частот. В то время как частота была немного выше, а среда была простой, мы можем использовать результаты для грубого порядка величины:

     
     ^{потеря сигнала RFID (915 МГц) из-за отражений ( источник )}
     пространственное затухание видно, на некоторых расстояниях отраженные сигналы добавляют, на других они вычитают. Эта потеря также известна как многолучевая эффект. Сигнал может быть ослаблен на 10 дБ или более по сравнению со свободным пространством.

   • Каждое отражение имеет также потенциал для изменения поляризации. См. следующий пункт.

2. PLB антенна вертикальная, это нормальное использование устройства SAR.

   • Поляризация антенны передатчика и приемника должна совпадать или происходит затухание. Поляризация антенны описывает плоскость, в которой передается электрическое поле. Для простой антенны, выполненной из одного активного элемента, электрическое поле посылается в плоскости элемента:

     
     ^{вертикально и горизонтально поляризованные волны (источник)}

   • Вертикальная поляризация создает меньше отражения на земле, что обычно является желательным, поэтому PLB создает вертикальную поляризацию, но только если антенна остается вертикальной, иначе поляризация будет следовать ориентации антенны.

   • Чтобы справиться как с линейной вертикальной, так и с горизонтальной поляризацией, и все между ними, антенна SARP предназначена для круговой поляризации и способна принимать как в хороших условиях, но не в оптимальных условиях:

     линейно поляризованные антенны будут работать с круговой поляризацией антенны и наоборот. Однако, будет потеря до 3 dB внутри сила сигнала. В слабых ситуациях сигнала, эта потеря сигнала может ухудшение связи (источник ).

   • Антенна на спутнике должна быть такой:

     
     ^{спиральная, с круговой поляризацией, антенна (источник)}

3. Лос совершенно ясен, никакой листвы, никакой крыши, ЕТК.

   • Действительно, если в LOS имеется металлическое препятствие и нет возможности отражения (нет отверстия в металлической кабине), сигнал не передается. Это могло произойти, если PLB были окружены металлическими обломками от обломков самолета.

   • Еще есть объем (зона Френеля) между передатчиком и приемником, который должен быть свободен от препятствий. Эта зона представляет собой эллипсоид вокруг LOS. При наличии препятствий будут наблюдаться дифракция и отражение. Дифракция рассеивает сигнал (нет необходимости иметь острые углы), а отражение отклоняет его, что может быть положительным эффектом, когда нет четких потерь.

   • Густая растительность или тяжелая листва на лос: в растениях есть вода, происходит потеря, как правило, больше 0,1 дБ/м при 406 МГц. Мы можем использовать модели для оценки затухания:

     
     ^{(источник, стр. 155)}

     пример: самолет разбился в лесу. Самолет окружен 25-метровыми деревьями, за исключением направления, с которого он пришел.

     Спутники низко на горизонте будут недоступны: спутники ГЕОСАР над экватором обычно низко на горизонте, если смотреть на средние широты, а некоторые орбиты ЛЕОСАРА будут скрыты деревьями из-за потери, превышающей -15 дБ, как только глубина листвы составит 50 м (наклонная глубина). Эта глубина может быть быстро встречена, оставляя небольшое свободное поле зрения от окна (это было бы больше для лобового стекла, хотя):

     
     ^{траншея дерева, созданная аварийной посадкой в лесу}

4. Plb антенна не имеет усиления / потери (усиление 0 дБ).

   • Это, вероятно, имеет место для многих PLB. PLB антенна, кажется, укороченный 1/4 λ кнут. Антенны измерены против гипотетической совершенной антенны (изотропной антенны), и коэффициент амплификации выражен в dBi (dB сравнивая к изотропному). dBi и dB эквивалентны в текущем обсуждении, поскольку изотропная антенна имеет коэффициент усиления 0 дБ.

5. Антенна PLB и импедансы этапа выхода RF соответствуют (отсутствие SWR).

   • Для того чтобы ток из радиочастотного усилителя PLB излучался полностью антенной, выходной импеданс PLB и импеданс антенны должны быть равны. Как только возникает рассогласование, часть ВЧ тока не преобразуется в электромагнитную волну и возвращается в усилитель, смешиваясь с током, протекающим в другом направлении. Результатом является появление стоячих волн в устройстве PLB. Коэффициент SW Бойко назван коэффициентом SW (SWR) . Plb заявлено имея SWR чем 1.5 или 2 в их спецификациях. Соответствующие потери составляют 0,2 и 0,5 дБ. Не столько.

   • Импеданс антенны сильно меняется, как только антенна не находится в свободном пространстве. Общей причиной является то, что часть тела (содержащая воду) находится близко к антенне или касается ее. Это может легко привести к потере 10 дБ. Радиационная эффективность антенны (усиление) также страдает: прикосновение к антенне похоже на ее деформацию. Его характеристики изменены. Например, is больше не оптимизирован для частоты сигнала для излучения. Таким образом, в дополнение к появлению SW, ток, который достигает излучателя, также плохо преобразуется в волны. В вашем сценарии важно использовать PLB по назначению, поскольку антенна свободна.

6. Атмосферные потери (свободное пространство) отсутствуют.

   • Это еще один эффект, который трудно оценить, поскольку он варьируется в зависимости от времени суток, погодных условий и солнечной активности.

   • Кислород и водяной пар играют важную роль. Из ITU-R P. 676-10 :

     ^{затухание в дБ на км ( источник )}

     кажется, что для УВЧ поглощение довольно ограничено, поэтому давайте проигнорируем его.

   • Другие потери связаны со спорадической электрической активностью в ионосфере. Их труднее оценить, и они преобразуются в шум, а не ослабляют сигнал, принимаемый SARP. Необходимо также рассмотреть и другие элементы, такие как способность САРП отклонять шумы.

   • Аномалии ионосферы потенциально могут привести к ошибкам в доплеровской локализации.

Практический результат

Давайте вспомним потери, которые мы обсуждали:

 - Impedance mismatch / SWR:                 -0.5 dB - Transmitter antenna gain:                 +0 dB - Reflection in the cabin:                  -0 to -10 dB (center). - Cabin window:                             -0 dB - Fresnel obstruction and trees:            -0 to -15 dB - Free space loss:                          -143 dB - Absorption by atmosphere gases            -0 dB - Other propagation losses:                 Not evaluated. - Off-nadir angle:                          -0 to -4.4 dB - Linear to circular polarization mismatch: -3 dB - Satellite duplexer:                       -1.6 dB                               Acceptable:   -168   dB                               Best case:    -148.1 dB                               Worst case:   -177.5 dB

Худший случай встречается, когда:

• PLB экспериментирует более высокий уровень отраженных волн. Это может быть устранено, находясь очень близко к окну и экранируя остальную часть кабины чем-то металлическим, но не слишком близко.

• Эллипсоид Френеля заблокирован деревьями. Здесь не так много свободы. LEOSAT, надеюсь, будет иметь орбиты с достаточной высотой, чтобы быть вне препятствий. Если самолет действительно покрыт густой листвой, шансов на успешное соединение нет.

• Самолет находится у Надира спутника. Антенна SARP оптимизирована для местоположений вне Надира (нет уверенности, что местоположения вне Надира будут лучше обслуживаться из-за увеличенного расстояния наклона, которое необходимо будет проверить). Плохо, если самолет в лесу.

Обратите внимание, что перенос личного локатора не вызывает проблем с безопасностью, так как он не передает до активации. Активация будет либо ручной (обычно для PLB), либо путем обнаружения большого ускорения (кажется ограниченным ELT). Не знаю, разрешат ли охранники в аэропорту посадить вас на борт с передатчиком. Должно быть проще уговорить пилотов.

Корпус точечного устройства

По сравнению с многочисленными документами, которые описывают финансируемую правительствами услугу SAR на 406 МГц, SPOT является более запутанным решением.

Это не связано с SPOT , семейством спутников наблюдения, построенным Astrium. GEOS IERCC (Международный координационный центр реагирования на чрезвычайные ситуации) не имеет никакой связи с запуском семейства спутников GEOS НАСА несколько десятилетий назад. Это не либо идет, геостационарные спутники, которые поддерживают GEOSAR.

Globalstar-крупная спутниковая телефонная компания, владеющая спутниками. SPOT LLC является дочерней компанией Globalstar, предоставляющей спутниковые каналы передачи данных и связанные с ними наборы для обмена сообщениями и голосовой связи. GEOS-Alliance запустила частную службу помощи, основанную на возможностях SPOT. Услуги GEOS-Alliance продаются как онлайн, так и розничными торговцами.

С сайта SPOT:

SPOT Gen3 обеспечивает обмен сообщениями на основе местоположения и экстренное уведомление технология, которая позволяет общаться из удаленных мест вокруг шар. Он предлагает пользовательские параметры интервала отслеживания, движение-активированный отслеживать, батарея длинной жизни и больше.

Вкратце:

• Вместо того, чтобы покупать передатчик SAR, а затем иметь услугу бесплатно, абонент GEOS-Alliance получает передатчик и платит ежегодную плату.

• Вместо того , чтобы устройство SAR подключено к организациям SAR по всему миру через LUTs и MCCs/RCCs, абонент подключен к GEOS, который вызывает местные аварийные службы от вашего имени.

Технология позади:

• SPOT / Globalstar, похоже, использует космический корабль LEO на 1,414 км вместо 850 км для Sarsat с наклоном 52° вместо 85°, что означает, что их охват может быть уменьшен.

• SPOT messengers ограничены 0,4 Вт вместо 5 Вт для Sarsat, возможно, из-за правил, поскольку они могут использоваться без фактической сигнализации о ситуации бедствия.

• Частота Globalstar используется 1,6 ГГц, вместо 406 МГц для Sarsat.

Похоже, что эти три технических различия не сделают спотовые устройства такими эффективными, как Sarsat:

• Использование того же ITU-R P. 525 : LBF = 20 log(4nd/λ) дает потерю свободного пространства 159 дБ вперед, по сравнению с 143 дБ для Sarsat (разница: -16 дБ).
• 0.4 W = -4 dBW вместо 7 dBW для Sarsat (разница: -11 dB).
• Мы можем добавить потерю 1 дБ для поглощения атмосферы на этой частоте.

Если я не ошибаюсь, это уже разница -28 дБ на приемнике. Она должна быть очень чувствительной, или быть полюблена к антеннам высок-увеличения для того чтобы состязаться с правительств-работаемым SAR. Это не собирается делать это из кабины самолета с ограниченными потерями, и иногда это, кажется, даже не очень хорошо работает в открытом пространстве.

Справочный документ

• C / S A. 003: мониторинг и отчетность системы КОСПАС-САРСАТ
• C / S G. 003: введение в систему Коспас-Сарсат
• C / S G. 004: Глоссарий Коспас-Сарсат
• C / S G. 006: Оценка Системы КОСПАС-САРСАТ
• C / S G. 008 : Эксплуатационные Требования К Cospas-Sarsat Второго Поколения. Маяки 406 МГц
• C / S T. 001: спецификация для маяков бедствия Cospas-Sarsat 406 МГц
• C / S T. 003: описание полезной нагрузки, используемой в системе Cospas-Sarsat LEOSAR
• C / S T. 004: стандарт ввода в эксплуатацию космического сегмента Коспас-Сарсат ЛЕОСАР
• C / S T. 011: описание полезной нагрузки 406 МГц, используемой в системе Cospas-Sarsat GEOSAR

Дополнительная документация Sarsat: сайт Коспас-Сарсат

У меня есть точечный Маяк, который я использую для случайных приключений: в основном летающие небольшие самолеты и каякинг. Но его достаточно маленький, я обычно ношу его с собой, когда летаю в рекламе.

Потому что он подключается к спутникам, никто не должен быть рядом ,чтобы» услышать » его. Я могу нажать кнопку SOS в любой точке мира и вызвать помощь.

Есть некоторые отдаленные части океана, где нет хорошего спутникового покрытия (см. карту покрытия), но в целом это может помочь в чрезвычайной ситуации.

Я не знаю, будет ли такое устройство работать изнутри коммерческого авиалайнера.Я знаю, что мне удалось получить GPS-сигналы, нажав GPS-приемник против окна кабины, но он медленно получает GPS-замок. Я не знаю, Может ли он передавать данные по спутниковой сети через окно кабины.

Эти персональные маяки локатора фактически работают через систему Cospas-Sarsat международных поисково-спасательных маяков, ничего общего с Iridium, которая является коммерческой системой. Известно, что они отлично передают сигнал через такие вещи, как запертый металлический шкаф в подвале дома с втянутой антенной, и все же вызывают помощь, в этом случае по ошибке.

ELTs обычно не использует GPS. Есть новые устройства GPS отчетности, которые используют GPS, хотя они стоят дороже. Они работают внутри транспортных средств, потому что сигнал идет через окно. Коммерческие самолеты обычно имеют 2 из них, один в хвосте и другой портативный в переднем шкафчике или бункере. Не стесняйтесь взять с собой сумку с ними на борт. Не случайно активировать его или вы будете раздражать людей большое время. Они конструированы для работы в воде и автоматически активированы погружанный в воду.

Нет, не могли. Маяки EPIRB имеют очень короткий диапазон, к тому времени, когда вы получите сигнал, у вас также будет сигнал от маяков, например, в регистраторе полетных данных.
Вы кажетесь (как и многие люди) под впечатлением, что GPS-приемники отправляют свое местоположение на спутник, который затем отправляет его куда-то в центр обработки данных, где его можно получить. Это неверно. Устройство только считывает данные со спутниковой сети, вычисляя ее положение на основе сигналов со спутников. И затем он использует либо радиопередатчик ближнего радиуса действия, либо сеть сотового телефона для передачи этого местоположения заинтересованным сторонам. Но, конечно, в середине нигде нет вышек сотового телефона, и радио ближнего радиуса действия не помогает, если ближайший получатель находится далеко.
На горнолыжном склоне это не проблема, так как вы находитесь в цивилизации и недалеко от помощи. В середине океана это бесполезно.