Космическая система сбора и передачи данных Росгидромета

В настоящее время широкое применение получила система сбора контактных измерений параметров среды, фактов обнаружения аномальных (аварийных) ситуаций, производимых с помощью платформ сбора данных (ПСД), через космические аппараты (КА). Под термином ПСД понимаются измерительные станции, располагаемые на земле, воде и в воздухе. Они могут быть как обслуживаемые так и автоматические (в том числе, автономные метеостанции производства компаний OTT и Vaisala, оборудованные специальной передающей аппаратурой).

 

Космическая система сбора и передачи данных (ССПД) обеспечивает передачу буквенно-цифровой информации с ПСД сети Росгидромета в центр сбора и обработки данных (г. Москва) в реальном масштабе времени. ССПД может использоваться для обслуживания и коммерческих абонентов. ССПД разработана Федеральным Государственным Бюджетным Учреждением "Научно-исследовательский центр космической гидрометеорологии "Планета" (ФГБУ "НИЦ "Планета") Росгидромета.

 

Общие сведения о системе

ССПД состоит из космического и наземного сегментов, состав и конфигурация которых приведены на рис.1.

рис. 1
Состав и конфигурация ССПД

Система обслуживает абонентов в глобальной зоне освещения геостационарных КА: европейского "Meteosat", расположенного в точке стояния 0° и отечественного КА ГОМС-М ("Электро-Л"), расположенного в точке стояния 76° в.д. Приполярные районы, не попадающие в зону освещения геостационарных КА, будут обслуживаться полярно-орбитальными КА типа "Метеор-М", обеспечивающими запоминание и "сброс" информации с ПСД на региональные приемные станции, а в перспективе прямую ретрансляцию сигналов через геостационарный КА "Электро-Л" в центр сбора данных (ФГБУ "НИЦ "Планета" г. Москва). В ближайшее время планируется к запуску геостационарный спутник "Луч-5А", на котором также будет установлена аппаратура для ретрансляции информации с ПСД.

Задачей системы является периодический сбор информации от различных ПСД, оборудованных радиотерминалами, передача этой информации на КА с последующей ретрансляцией на наземный центр приема, на котором происходит первичная обработка сообщений. Затем эти сообщения по наземным каналам связи передаются потребителям по электронной почте или через центр коммутации сообщений (ЦКС) ФФГБУ Авиаметтелеком Росгидромета для архивации или передачи сообщений потребителям через Автоматизированную систему передачи данных (АСПД).

 

Основные составляющие ССПД (на текущий момент):

 
  • ведомственный центр приема информации, расположенный в г. Долгопрудный Московской области (филиал ФГБУ "НИЦ "Планета" Росгидромета). Общий вид центра, антенной системы и приемной аппаратуры представлены (рис. 2 и 3);

  • аппаратура спутниковой связи для оборудования наземной сети ПСД Росгидромета - изделие "Терминал-ГМ" (рис. 4.1 и 4.2);

  • спутники-ретрансляторы "Электро-Л" и "Луч-5А" (на первом этапе использовался ретранслятор КА "Meteosat" по соглашению Росгидромета РФ с EUMETSAT);

  • наземный канал передачи данных на базе радиорелейных станций .

Функциональная схема действующей ССПД представлена на рис. 5.

рис. 2
Антенная система ССПД
рис. 3
Внешний вид приемной стойки

 

рис. 4.1
Антенна Терминала ГМ
рис. 4.2
Общий вид передатчиков Терминала ГМ

рис. 5
Функциональная схема ССПД

Основные технические характеристики ССПД:

  • зона обслуживания в пределах от 75° с.ш. до 75° ю.ш. от западных границ России до 145° в.д. восточных границ России;

  • в системе обеспечивается многостанционный доступ с частотно-временным разделением каналов;

  • количество потенциальных абонентов системы - до 5000;

  • вероятность ошибочного приема символа не ниже 10-5;

  • каналы ССПД "прозрачны" при передаче информации от ПСД до потребителя;

  • максимальное время задержки сообщений при сборе и доставке не более 1,5 - 2 мин.

Основные характеристики радиолиний:

  • направление ПСД > КА: рабочие частоты 401,0 - 403,0 МГц; разнос между каналами – 3 кГц;
  • направление КА > центр приема: рабочие частоты 1696,0 - 1698,0 МГц для КА "Электро-Л", "Луч-5А"  и 1675,1 - 1675,3 МГц для КА "Meteosat" ;
  • информационная скорость передачи 100 бит/с или 1200 бит/с.

Основные технические характеристики изделия "Терминал-ГМ"

  • диапазон частот при передаче 401,0 - 403,0 МГц (номинал частоты уточняется при заказе по рекомендациям ФГБУ "НИЦ "Планета" Росгидромета);
  • выходная мощность 10-12 Вт;
  • усиление антенн 3 - 8 дБ в зависимости от типа антенны;
  • эквивалентная изотропно-излучаемая мощность радиотерминала не менее 16 дБВт и не более 20 дБВт;
  • мощность электропитания 35 - 40 Вт от источника + 12 В;
  • тип модуляции - фазовая (BPSK, QPSK);
  • скорость передачи в канале с применением кода "Манчестер-2" - 200 бит/с.
  • передача данных осуществляется формализованными пакетами - максимальный объем данных в пакете составляет не более 5192 бит (для канала 100 бит/с) и 15000 бит (для канала 1200 бит/с).

Комплект поставки изделия "Терминал-ГМ"

  • радиопередатчик с антенной и приемником GPS;
  • блок электропитания (220/12 вольт);
  • программное обеспечение для управления радиопередатчиком;
  • комплект кабелей;
  • ПК управления (поставляется по согласованию)

Изделие "Терминал ГМ" предназначен для эксплуатации в полевых условиях. Вариант установки радиотерминала в реальных условиях (на крыше здания) представлен на рис. 6.

рис. 6
Терминал ГМ на крыше здания

 

Время передачи задается контроллером или ПК длительностью не более 1 мин.

Рабочая частота и время сеансов связи (в штатном режиме) устанавливаются оператором системы (ФГБУ "НИЦ "Планета").

 


Основные технические характеристики станции приема данных  с платформ (СПДП)

  • добротность приемной системы – не менее 18 дб/К°;
  • количество одновременно принимаемых каналов (для одного приемного устройства) – 40 каналов с КА "Электро-Л", "Луч-5А"  и 10 каналов с КА "Meteosat-9".

Примечание:
в состав станции входят шесть взаимозаменяемых приемников-демодуляторов (рис. 7).

рис. 7
Внешний вид приемника-демодулятора
“СЦМ5-МЕТЕО”

Технические данные приемника-демодулятора:

  • диапазон входных частот 1697 ± 0,5 Мгц; 1675,281 ± 0,01 Мгц;
  • управление от ПК интерфейс RS232;
  • потребление не более 45 вт от сети 220 в.

Перспектива развития ССПД – создание космической системы сбора и передачи данных с обратным каналом связи, обеспечивающим двустороннюю связь (рис. 8).

рис. 8
Перспективная схема ССПД с обратным каналом (двусторонняя связь)